EP4244589A1 - Système amélioré de détermination de coefficient d'échange thermique - Google Patents

Système amélioré de détermination de coefficient d'échange thermique

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EP4244589A1
EP4244589A1 EP21801561.8A EP21801561A EP4244589A1 EP 4244589 A1 EP4244589 A1 EP 4244589A1 EP 21801561 A EP21801561 A EP 21801561A EP 4244589 A1 EP4244589 A1 EP 4244589A1
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EP
European Patent Office
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temperature
fluid
wall
exchange coefficient
heat exchange
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EP21801561.8A
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EP4244589B1 (fr
EP4244589C0 (fr
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Olivier Braillard
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
    • G01K17/20—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature across a radiating surface, combined with ascertainment of the heat-transmission coefficient
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/20—Clinical contact thermometers for use with humans or animals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00—Measuring quantity of heat
    • G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements

Definitions

  • the present invention relates to an improved system for determining the heat exchange coefficient.
  • the heat exchange coefficient makes it possible to indicate whether this transfer is effective or not, or at least corresponds to a given value, a low or high limit, or a range of values sought. In some cases, we will seek to amplify it (heat exchangers) and in other cases we will seek to reduce it (heat loss from buildings).
  • the heat exchange coefficient is commonly used, in design, for example to size the surfaces of heat exchangers and to calculate the thermal powers transmitted by a fluid.
  • the heat exchange coefficient is also used in detection, knowledge of the heat exchange coefficient making it possible to characterize a malfunction such as, for example, the appearance of drying out, the appearance of cavitations or the presence incondensables.
  • the thermal resistances of the walls, and in particular of the insulators are unchanged over time, so their exchange coefficient also remains constant.
  • Only the external exchange coefficient is sensitive to the conditions of the atmospheric environment with or without the presence of wind and humidity. It is this exchange coefficient that we are trying to measure and/or to minimize, its impact being noticeable in the global exchange coefficient.
  • the value of the external heat exchange coefficient can vary between 0.2 W/m 2 /°C (without wind) and 25 W/m 2 /°C (wind at 10 m/s). For the highest values, this can cause heat losses of up to a multiplicative factor of 1.7, or a 70% increase in overall heat loss.
  • the French patent application FR2940435A1 entitled “Device for determining the heat exchange coefficient and associated method” responds in a particularly advantageous manner to the need for numerous industrial applications in which the exchange correlation models are unsuitable. It describes a system for determining the heat exchange coefficient between a fluid and a wall at a point P N of a surface of the wall in contact with the fluid comprising:
  • a temperature measuring device comprising:
  • the temperature T P is calculated, for example, according to an inverse method based on the exploitation of the flux determined at each instant. This method is presented in the document entitled “Thermal load determination in the mixing tee impacted by a turbulent flow generated by two fluids at large gap of temperature” (Olivier Braillard, Yvon Jamy, Bryan Balmigere ; 13th International Conference on Nuclear Engineering; Beijing , China; 16-20 May 2005; ICONE 13-50361).
  • Figure 1 corresponds to Figure 1 of the patent application FR2940435A1 and illustrates a temperature measuring device DT comprising two thermocouples DI, D2 placed in the wall P of the pipe closer to the fluid and capable of taking the temperature at respective points Pi and P2 of the wall (which correspond to the free ends of the thermocouples DI and D2) and a fluid thermocouple DF opening into the fluid F and capable of taking the temperature at a point PF of the fluid which corresponds to the free end of said fluid thermocouple.
  • the points Pi, P2 and PF are aligned along a normal straight line (in the direction OZ), at a point PN, on the surface of the wall which is in contact with the fluid.
  • the thermocouples DI, D2 and DF are placed close to the surface of the wall P, and the fluid thermocouple DF is oriented to face the flow S of the fluid F (flow in the direction OX).
  • thermocouples DI and D2 are fixed in a cylindrical structure formed by the assembly of two half-moons LI, L2, this structure being itself fixed in a main body 1, and the line connecting the points Pi, P2 and PF coincides with the axis of the cylindrical structure formed by the two half-moons LI, L2.
  • the thermocouples DI and D2 pass through the main body 1 through a sheath G formed in the main body 1 as far as an opening which is configured to receive the cylindrical structure while the fluid thermocouple DF passes through the main body 1 through a hole 4 emerging from very small diameter formed in said main body until it reaches the inside of the pipe where the fluid F circulates.
  • the main body 1 of the temperature measuring device is integrated into a cavity of the wall P formed for this purpose, thanks to the placement of wedges 5 in order to adjust the position of the face of the measuring device intended to be in contact with the fluid and a fastening means such as a nut E, the sealing of the measuring device being ensured by an O-ring 3.
  • thermocouple DI, D2 and DF is formed by two metal wires (of two different materials), the diameter of each wire being at least equal to 25 ⁇ m.
  • the Dl thermocouple which is closest to the fluid, is located (point Pi) at a distance dl from the surface of the wall P typically between 10 ⁇ m and 3 mm, for example 300 ⁇ m.
  • the thermocouple D2 which is furthest from the fluid, is located (point P2) at a distance d2 from the surface of the wall P typically between 100 ⁇ m and 1 cm, for example 500 ⁇ m.
  • the fluid thermocouple DF is located at a distance df from the surface of the wall P typically between 10 ⁇ m and 1 cm, for example 2000 ⁇ m.
  • the described temperature measuring device makes it possible to determine a temperature gradient, on the basis of the equation giving the heat flux density according to the direct where ⁇ is the thermal conductivity of the wall.
  • Figures 2A and 2B illustrate a particular temperature measuring device for a heat exchange coefficient determination system.
  • Figure 2 A corresponds to a section along the direction OXZ of Figure 1, with the difference that it further comprises a third thermocouple D3 inside the wall P whose end P3 is aligned with the points Pi , P2 and PF.
  • the third thermocouple D3 is even further from the fluid F than the second thermocouple D2. It is placed at a distance d3 from the surface of the wall P typically between 1 mm and 3 cm from the fluid, for example 2400 ⁇ m.
  • 2B corresponds to a section of the cylindrical structure formed by the two half-moons LI, L2 along the plane OXY in which we see the welds between the two half-moons and the welds of each half-moon with the main body 1 .
  • FIG. 2A more specifically illustrates a half-moon L1 in which paths have been engraved to accommodate the six metal wires of the three thermocouples.
  • the two wires DU and D12 form the thermocouple D1
  • the two wires D21 and D22 form the thermocouple D2
  • the two wires D31 and D32 form the thermocouple D3.
  • the wires of the thermocouples pass in the sheath G then in the paths LU and L12 engraved on either side of a central zone L13 of the half-moon to emerge at the level of a cavity L14 also engraved in the half-moon .
  • each thermocouple is routed so as to be arranged at the edge of the engraved cavity L14 opposite screws in the OX direction, symmetrically with respect to the OZ direction.
  • This configuration allows the two wires of each thermocouple to be oriented perpendicular to the thermal flux, to be precisely placed opposite each other and for the distances dl, d2, d3 to be precisely respected (which would not allow a configuration with wires placed straight in the OZ direction).
  • This configuration is necessary to measure a very precise temperature gradient in the OZ direction, as required in the preferred applications of the invention.
  • the distance between the two wires of each thermocouple must be small to capture the same temperature and not to form a measurement bias, but large enough to channel the heat flux ⁇ I> perpendicular to the flow of fluid F towards the thermocouples.
  • the distance d4 between the two wires of each thermocouple is of the order of 1 millimeter.
  • each thermocouple wire follows a radius of curvature r which is at least 0.5 millimeters.
  • the inventor has determined that the width d5 in the direction OX of each zone between the cavity L14 and the edge of the half-moon in contact with the body 1, which corresponds to the area where the wires are routed, is at least equal to 1.5 millimeters.
  • the diameter of a half-moon, and thereby of the cylindrical structure formed by the two half-moons LI, L2 is at least equal to 4 millimeters.
  • thermocouple DF in the main body 1 is formed a through hole 4 to allow the fluid thermocouple DF to pass through said main body to the inside of the pipe.
  • the diameter of the thermocouple DF being typically 0.5 millimeters, the hole 4 must have a diameter at least equal to 0.5 millimeters.
  • the outer diameter of the main body 1 and therefore of the measuring device must be at least equal to 6 millimeters.
  • the diameter (or thickness) of the device is at least 6 mm;
  • thermocouples each comprise two wires, the diameter of each wire being at least 25 ⁇ m;
  • the fluid thermocouple generally has a diameter of at least 0.3 mm or even at least 0.5 mm.
  • the material of the main body is identical or similar to that of the wall to have substantially the same thermal behavior (same conductivity and same diffusivity) as the wall.
  • Such a thick device can therefore only be installed in thick pipes and generally requires drilling the wall and/or making a boss on the wall to install it.
  • the withstand temperature of such a device is less than or equal to 700° C.
  • a significant reduction in the dimensions of a device for determining the heat exchange coefficient is sought, and in particular the reduction of its thickness in order to be able to take measurements in thin, cramped and small-sized walls, preferably without having to modify the wall (in particular without drilling or protrusion on the wall), and this, while maintaining the same measurement accuracy as for a system for determining the heat exchange coefficient as described above, or even improving it .
  • Patent application EP3106852A1 describes a heat flow sensor on a millimeter scale, which is chemically and thermally resistant, mechanically robust and of low thermal inertia.
  • the heat flux sensor is made of thermoelectric materials layered on top of each other with thermoelectric junctions between the layers of thermoelectric materials.
  • thermoelectric junctions between the layers of thermoelectric materials.
  • conductive wires make it possible to acquire electrical signals from each thermoelectric junction independently of each other, the electrical thermoelectric junction signals acquired being able to be transmitted to the data processing device to determine heat flux data.
  • Thermoelectric materials have different Seebeck coefficients between them, so as to form thermocouple thermoelectric junctions.
  • this patent application does not describe a heat exchange coefficient sensor, insofar as it does not provide for measurement in a fluid. A fortiori, this sensor is therefore not designed to carry out measurements in fluid dynamics, that is to say with a flow rate of fluid in a pipe.
  • this patent application aims to form thermocouples which are admittedly of millimeter size, but which are known to have low sensitivity, of the order of 40 pV/°C, which requires the signal to be amplified.
  • the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • the invention aims to have a system for determining the heat exchange coefficient of millimeter size or even less than a millimeter, which can in particular be installed on a thin wall (thickness of the order of a millimeter, for example between 1 and 5 mm, or even between 1 and 3 mm, or even between 1 and 2 mm), while maintaining the same measurement accuracy, or even improving it.
  • a heat exchange coefficient determination system is sought which does not require intrusive integration (mechanically and thermally) in a wall or more widely in a support.
  • Such a system is also sought which can be installed on a wide variety of supports.
  • the targeted supports are not limited to a fluid piping wall and, without this being limiting, can be: exchanger walls, metal structures (in industry), walls or partitions for evaluating energy losses (in housing and public buildings), clothing, for example so-called “intelligent” clothing for exchange regulation measures (sport, army).
  • the characteristic walls dedicated to heat exchanges in the exchangers can have a small thickness, of the order of a millimeter, for example between 1 and 5 mm, even between 1 and 3 mm or even between 1 and 2 mm.
  • a heat exchange coefficient determination system is sought which can preferably withstand a temperature above 700° C., typically between 700° C. and 1000° C.
  • a first object of the invention is a system for determining the heat exchange coefficient between a fluid and a support at a surface of the support in contact with the fluid, characterized in that it comprises a device for measuring temperature extending in a longitudinal direction and comprising:
  • each track being positioned between two thin layers and being integrated into the thickness of one of the two layers; each track being capable of being connected to an electrical power supply means and to a resistance measuring means, so as to form a resistive probe capable of measuring a temperature T P i, T P2 , T P3 in a measurement plane, the metal tracks thus forming a plurality of measurement planes parallel to each other and substantially aligned in the direction perpendicular to the surface of the support; and
  • a resistive temperature probe attached to the multilayer structure and intended to be in contact with the fluid so as to measure a fluid temperature T F ; the system further comprising a computer comprising:
  • a thin layer is defined as being a layer whose thickness is of the order of a hundred to a few hundred micrometers, for example between 100 and 300 ⁇ m.
  • the multilayer structure is intended to be in contact with the support, and more precisely with the surface of the support which is in contact with the fluid.
  • the invention makes it possible to have a system for determining the heat exchange coefficient of millimeter size or even less than a millimeter, which can in particular be installed on a thin wall, and more widely on a wide variety of supports. . Since the measuring device can simply be fixed on a support, for example glued or adhered to said support, it makes it possible to avoid mechanically intrusive integration.
  • the ceramic layers can also be made of materials suitable for limiting thermal intrusiveness.
  • the temperature measuring device is mainly made of ceramic, the withstand temperature of the measuring device can exceed 700° C.
  • the system for determining the heat exchange coefficient according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics taken in isolation or in all possible technical combinations.
  • At least one metal track is configured to form at least one high-sensitivity resistive probe, corresponds to a sensitivity greater than or equal to 0.3 Q/°C, and preferably being greater than or equal to 1, 3Q/°C.
  • At least one metal track can be configured to form an initial resistance R(T 0 ) greater than or equal to 300 Q This makes it possible to act on the temperature measurement sensitivity.
  • the multilayer structure may comprise more than four thin ceramic layers, and more than three metal tracks, each track being positioned between two thin layers and being integrated into the thickness of one of the two layers.
  • At least one metal track can be platinum, silver, nickel, or a metal alloy.
  • the different tracks are made of the same material, preferably chosen according to one or more of the materials mentioned above. This makes it possible in particular to facilitate the manufacture of the device.
  • the different tracks can be made of different metallic materials, preferably chosen according to one or more of the materials mentioned above.
  • At least one thin ceramic layer is in alumina (Al2O3), in zirconia (ZrCL), in an alumina/zirconia composite, in aluminum nitride (AIN), in silicon nitride (SisN ⁇ or in oxide beryllium (BeO)
  • alumina Al2O3
  • ZrCL zirconia
  • AIN aluminum nitride
  • SiN ⁇ silicon nitride
  • BeO oxide beryllium
  • the various ceramic layers are all made of the same material, in particular one of the materials mentioned above, in order to facilitate the manufacture of the device and to have better thermal behavior.
  • the different ceramic layers can be made of different ceramic materials, in particular several of the materials mentioned above.
  • At least one thin ceramic layer has a thickness less than or equal to 300 ⁇ m, preferably less than or equal to 200 ⁇ m, and preferably all the thin ceramic layers.
  • the thin ceramic layer intended to be in contact with the surface of the support preferably has a thickness of at least 150 ⁇ m.
  • At least one end of the multilayer structure in the longitudinal direction is extended by a bevel shape making it possible to gradually reduce the thickness of said structure at said end, preferably the end intended to cope with the fluid flow.
  • the two ends of the multilayer structure are extended by a bevel shape in the longitudinal direction, corresponding to the direction of circulation of the fluid.
  • the system comprises at least one means power supply and at least one resistance measuring means connected to each metal track, and preferably to the resistive fluid temperature probe.
  • each metallic track is connected on the one hand to the power supply means via a power supply circuit and on the other hand to the resistance measuring means via a measuring circuit by means of power supply, so as to form a 4-wire assembly.
  • FIG.1 illustrates a system for determining the heat exchange coefficient of the prior art.
  • FIG.2B illustrate a particular temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient of the prior art.
  • FIG.3 schematically illustrates a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG. 4C illustrate an example of a metal track forming a resistive probe of a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG.5 illustrates a first embodiment of a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention
  • FIG.6 illustrates a second embodiment of a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG.7 illustrates a first variant of the second embodiment.
  • FIG.8 illustrates a second variant of the second embodiment.
  • FIG.9 shows a block diagram of a system for measuring the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG.10B illustrate a first example of configuration of use of a system for measuring the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG.11 illustrates a second example of configuration of use of a system for measuring the heat exchange coefficient according to the invention
  • FIG. 3 to 8 illustrate several embodiments and variants of a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • Each of the modes and variants can form a system for determining the heat exchange coefficient by integrating a calculator 20 (shown in FIG. 9) suitable for calculating a temperature value T p of the wall and a heat flux density (p then a heat exchange coefficient h, and this, from the temperature values measured in the three measurement planes and in the fluid, as explained later.
  • FIGS. 3 to 8 are illustrated with reference to a wall, for example a pipe wall or an exchanger wall.
  • the device can be assembled to any other support suitable for determining an exchange coefficient between said support and a fluid.
  • Figure 3 schematically illustrates a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • the measuring device is arranged on an inner wall P of a pipe.
  • a fluid circulates inside the pipe.
  • the thickness of the wall may be a few millimeters, for example between 1 to 5 mm, or even between 1 to 3 mm, or even between 1 and 2 mm. Alternatively, the thickness of the wall can be around ten millimeters or more, depending on the intended application.
  • the temperature measuring device 10 is illustrated in a longitudinal section in a reference plane XZ.
  • the longitudinal direction X corresponds to the main direction of flow of the fluid F and the direction Y is the transverse direction.
  • the direction Z perpendicular to the plane XY corresponds to the direction of the heat flux ⁇ I> in the wall P and in the device 10.
  • the temperature measuring device comprises a multilayer structure 100, which is illustrated in a non-limiting parallelepipedic form, and which comprises:
  • each track being positioned between two thin ceramic layers, and being integrated into the thickness of one of the two layers.
  • the illustrated structure comprises three metal tracks and four thin layers.
  • the multilayer structure can comprise more than three metal tracks, and in this case more than four thin layers. This makes it possible to improve the knowledge and/or the precision of measurement of the coefficient of exchange in dynamics, and also to check the axial direction of the flow of heat (according to the perpendicular direction Z) by comparison with the law of behavior of the penetration heat (Fourier's law) and detect any parasitic heat flows.
  • outer layer The ceramic layer furthest from the wall (or closest to the fluid), designated “outer layer”, is layer 121.
  • the different ceramic layers do not necessarily have the same thicknesses (dimension along Z).
  • the thicknesses eni, em, ei23, ei24 of the ceramic layers typically vary between 100 and 300 ⁇ m, preferably between 100 and 200 ⁇ m.
  • the inner layer 124 generally has a thickness ei 24 of at least 150 ⁇ m.
  • the thickness of the layers makes it possible to define the distances between the metal tracks 111, 112, 113 and therefore the various measurement planes P1, P2 and P3 .
  • the ceramic(s) selected to form the thin layers have a conductivity X' and/or a diffusivity a' close to the conductivity Z and/or the diffusivity a of the wall in order to minimize the thermal effects of the presence of the measuring device (minimize thermal intrusiveness).
  • It can be alumina (Al2O3), zirconia (ZrCf), an alumina/zirconia composite, aluminum nitride (AIN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), beryllium oxide BeO, especially when the wall is made of stainless steel.
  • the various ceramic layers are all made of the same material, in particular one of the materials mentioned above, in order to facilitate the manufacture of the device and to have better thermal behavior.
  • the different ceramic layers can be made of different ceramic materials, in particular several of the materials mentioned above.
  • Each metal track is connected to an electrical supply means and to a resistance measuring means, so as to form a resistive temperature probe.
  • the electrical connections are not shown in Figure 3 but an example of an electrical connection is visible in Figure 4A and described further below.
  • Each metal track 111, 112, 113 forms a measurement plane P1, P2, P3, the measurement planes being mutually parallel (with respect to the reference plane XY) and aligned in the direction Z perpendicular to the plane XY.
  • aligned means that the tracks are offset from each other only in the direction Z, that there is no offset between the tracks in the X and Y directions.
  • the metal tracks make it possible to carry out temperature measurements representative of the wall, which can be designated “wall temperatures” hereafter, in the various measurement planes.
  • Each metal track acts as a resistance sensitive to temperature, the variation of which is given by the law:
  • At least one metal track is configured to form a resistive temperature probe with high sensitivity.
  • the sensitivity of a temperature sensor makes it possible to characterize the value of the output quantity of said sensor as a function of the temperature to be measured.
  • the output quantity is the variation in resistance
  • the sensitivity is defined as being the variation in resistance (or ohmic variation) as a function of a variation in temperature.
  • the sensitivity is a function of the temperature coefficient (the greater a is, the greater the impact of an AT on the resistance variation will be) but also of the initial resistance R(T 0 ).
  • high sensitivity corresponds to a sensitivity greater than or equal to 0.3 Q/°C.
  • At least one metal track has a sensitivity greater than or equal to 1.3 Q/°C.
  • At least one metal track is configured to form an initial resistance R(T 0 ) greater than or equal to 300 ⁇
  • the discretization of the temperature measurements implemented in a measurement algorithm implemented in the computer 20 and made possible by acquisition systems with 16-bit or 24-bit coding, combined with the high sensitivity of the tracks and the characteristics of the ceramic layers, make it possible to further improve the measurement sensitivity.
  • the discretization of the temperature makes it possible to detect very small variations in temperature exactly like that which can exist between Pi and P2.
  • a 16-bit discretization makes it possible to detect a temperature difference of: 400/2 16 or 0.006°C (400/65636).
  • a metallic material suitable for obtaining resistive temperature probes with high sensitivity is platinum (Pt), which has a high temperature coefficient a (3.85. 10 ⁇ 3 Q/°C) and a resistivity p high (around 100.10 ⁇ 9 Qm at room temperature).
  • the aim is to obtain a platinum track having a high resistance, for example substantially equal to 1000 Q (of the PT 1000 type), so that the term ⁇ (T 0 ) xa is equal to 3.85 Q/° C, which makes it possible to obtain a very high sensitivity of temperature measurement.
  • a given resistance value can be obtained by acting on the total length Lin of the track and/the section Sm of the track, the resistance being determined by the formula:
  • Materials other than platinum can be used, such as silver (Ag), nickel (Ni), or a metal alloy.
  • the different tracks are made of the same material, preferably chosen according to one or more of the materials mentioned above.
  • the different tracks are made of different metallic materials, preferably chosen according to one or more of the materials mentioned above.
  • FIGS. 4A, 4B (top view along the XY plane) and 4C (side view along the YZ plane) illustrate an example of a metallic track 111 making it possible to form a resistive temperature probe.
  • the metal track is in the form of a continuous wire in the form of a serpentine, forming a serpentine resistor, comprising a series of several 1110 meanders connected together.
  • This configuration is represented schematically, and aims to understand the principle. More or less complex configurations can be provided.
  • the ends of the tracks can be arranged in other places than on the corners.
  • the continuous yarn has a width l (dimension along Y) and a thickness em (dimension along Z) forming a section Sm equal to em*1m, for example 100 ⁇ m*4 ⁇ m, ie 0.4 ⁇ 10′ 9 m 2 .
  • em dimension along Z
  • the metal track 111 is connected to a power supply means 301 and to a resistance measuring means 401 by a 4-wire assembly, which is a more precise assembly than a 2- or 3-wire assembly. known for measuring resistance.
  • a 4-wire assembly which is a more precise assembly than a 2- or 3-wire assembly. known for measuring resistance.
  • each of the two ends 111 A, 111B of the serpentine resistor is connected on the one hand to the power supply means 301 via a power supply circuit 311, 321 and on the other hand to the measuring means 401 of the resistance via a measurement circuit 411, 421, that is to say by two separate circuits.
  • the measuring means is typically a voltmeter whose impedance is very high so that it does not or only slightly disturb the measurement of the resistance and the voltmeter is connected to the terminals of the resistance to best minimize the resistance of the measuring circuit .
  • a 4-wire assembly of each metal track therefore advantageously improves the precision of measurement of the resistance and therefore of the temperature.
  • the multilayer structure may have a very reduced thickness, of one millimeter or less.
  • the thickness eioo of the multilayer structure 100 can be 0.6 millimeters (for example with 4 layers of 150 ⁇ m each).
  • the other dimensions (width hoo and length Lioo) of the multilayer structure 100 can be of the order of ten millimeters to a few tens of millimeters.
  • the multilayer structure may have a width 1 10 Q of 10 mm and a length L 10 o of 20 mm or a width 1 10 Q of 16 mm and a length L 10 o of 32 mm.
  • the reduced thickness of the multilayer structure and thereby of the temperature measuring device makes it possible to place the device on thin walls (a few millimeters) and/or in cramped areas. In addition, this makes it possible to avoid any mechanical intrusiveness of the device in the wall in order in particular to guarantee its integrity, and to limit thermal biases.
  • the integration of the device can be done without any modification of the wall being necessary.
  • the device can for example be simply glued to the wall, with an adhesive adapted to withstand the temperatures of use of the device (which can reach 1000° C.), for example a zirconia ceramic alloy adhesive (a few micrometers thick), or using a suitable adhesive.
  • the first end 100 A of the multilayer structure 100 which is the one made health facing the fluid flow, can be extended by a beveled shape 101 A, which makes it possible to gradually reduce the thickness of said structure at this end and which, moreover, is free of metal tracks, and can also be an example of ceramic layers.
  • This beveled shape has the effect of reducing turbulence at the fluid/device interface, turbulence having a direct influence on the exchange coefficient.
  • Such a beveled shape makes it possible to limit the effect of the singularity of the end of the multilayer structure (leading edge), which is already limited due to the small thickness of this structure.
  • a beveled shape can also be provided at the level of the second end fOOB.
  • the temperature measuring device f0 further comprises a resistive temperature probe 200, called “fluid probe”, intended to be in contact with the fluid.
  • the fluid probe is assembled to the outer ceramic layer 101, for example welded or brazed.
  • the fluid probe 200 is preferably made of platinum (Pt). It may be of the same material as one of the metal tracks or of a different material.
  • the fluid probe may have a height h 2 oo (dimension along Z) of a few millimeters, for example 2 mm, and a thickness e 2 oo (dimension along X) of one millimeter or less, for example 0.9 mm.
  • the fluid probe is also connected to an electrical supply means and to a resistance measurement means, preferably by a 4-wire assembly.
  • the fluid probe can be a platinum probe having a resistance of 100 ⁇ (PT 100).
  • HTCC High Temperature Cofired Ceramic
  • LTCC Low Temperature Cofired Ceramic
  • FIG. 5 illustrates a first embodiment of a device for measuring temperature included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • FIG. 6 illustrates a second embodiment of a temperature measuring device included in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention.
  • the devices according to the first and second embodiments each comprise a multilayer structure 100 as well as a fluid probe 200 such as those described in connection with FIG. 3.
  • a fluid probe 200 such as those described in connection with FIG. 3.
  • an area 130 of measurement of the wall temperatures by the metal tracks which corresponds to a central zone in the multilayer structure, a zone in which the temperature measurements are not impacted by the edge effects of the structure.
  • the inner ceramic layer 124 which is closest to the wall P, forms a contact layer with said wall.
  • the thickness of this inner layer is at least 150 ⁇ m. All the ceramic layers, including this inner layer, have the same dimensions in the plane, i.e. the same lengths and widths and are aligned one above the other in the Z direction.
  • the inner ceramic layer 124 can also be used to route the electrical circuits of the resistive temperature probes (metal tracks and fluid probe).
  • the inner ceramic layer 124 is assembled to the wall, for example by gluing using an adhesive adapted to withstand the temperatures of use of the device or even using an adhesive system adapted to the temperatures of use. of the device.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the first and second ends 100 A, 100B of the multilayer structure 100 along the longitudinal direction X are extended by a shape of bevel 101A, 101B making it possible to gradually reduce the thickness of said structure at these two ends.
  • the metal tracks are not extended in this beveled part, which can also be an example of ceramic layers.
  • this beveled shape has the effect of reducing turbulence at the fluid/device interface, turbulence that can have an influence on the determination of the exchange coefficient.
  • Such a beveled shape makes it possible to limit the effect of the singularity of the end of the structure (leading edge), which is already limited due to the low thickness of this structure.
  • FIG. 7 illustrates a first variant of the second embodiment in which the bevel-shaped extended ends 101A, 101B are bevelled over the entire thickness of the multilayer structure 100.
  • the bevel shape can be obtained by a surplus glue, for example the glue used see to assemble the multilayer structure 100 to the wall.
  • the beveled shape can be formed during the manufacture of the multilayer structure or during the cutting of the multilayer structures in a plate (or wafer).
  • Figure 8 illustrates a second variant of the second embodiment in which the bevel-shaped extended ends 101A, 101B are beveled from the inner ceramic layer 124.
  • the bevel shape can be obtained by a surplus of glue or can be formed during the manufacture of the multilayer structure or during the cutting of the multilayer structures in a plate (or wafer).
  • the angle ⁇ of the bevel can vary between 45 and 60°.
  • FIG. 9 represents a block diagram of a system 1 for determining the heat exchange coefficient.
  • the system for determining the heat exchange coefficient comprises a temperature measuring device 10 in accordance with the invention and a computer 20 which implements a calculation algorithm configured to calculate the heat exchange coefficient from the temperature measurements delivered by the measuring device 10 and data such as the thermal conductivity X′, the density p′, and/or the heat capacity Cp′ of the measuring device.
  • a step of calibrating the resistive probes formed by the metal tracks is generally carried out prior to measuring the wall temperatures.
  • a step of calibrating the resistive probes formed by the metal tracks is generally carried out.
  • self-calibration We are going to describe the principle of this autocalibration step with 3 metal tracks, it being understood that this can be carried out with more than 3 metal tracks.
  • resistive temperature probes are generally supplied at a reduced voltage that does not cause self-heating by the Joule effect of the resistances, in order to prevent heating of the resistances from unduly increasing said resistances and thus falsifying the wall temperature measurements.
  • the resistance of the median plane P 2 can be supplied with a higher voltage than that used for the measurement so as to obtain a Joule effect and check the responses of this temperature rise on the resistances of the planes Pi and P 3 .
  • the response profiles of the resistive probes of the Pi and P planes 3 make it possible to detect any contact problems between a resistive probe and the ceramic, or to check that the dis- tances between the planes have not changed.
  • having 3 resistive probes for measuring wall temperatures has the advantage of being able to perform self-calibration by acting only on the supply voltage of the resistors.
  • the wall temperature measurements and the fluid temperature measurements are then carried out.
  • the temperature measuring device 10 provides a fluid temperature measurement T F delivered by the fluid probe 200 and at least three temperature measurements T P i, T P2 and T P3 in three planes of measurement Pi, P 2 and P 3 delivered by the respective metal tracks 111, 112 and 113.
  • T F (t, x), T P i (t, x), T P2 (t, x) and T P3 (t, x) are transmitted to the computer 20.
  • the computer 20 calculates the wall temperature T P (t, x) by a method of reverse conduction such as Beck's method, and also calculates the heat flux density (p(t, x).
  • the temperatures T F (t, x), T P i(t, x), T P2 (t, x ), T P3 (t, x), T P (t, x) will be designated hereinafter T F , T P i, T P2 , T P3 , T P .
  • the measurement of the heat flux density (p (W/m 2 ) is obtained by measuring the temperature gradient using the measurements T P1 , T P2 , T P3 :
  • the measurement with 3 measurement planes also makes it possible to be able to provide additional information on the diffusion of heat in the measurement device.
  • the heat flux density by conduction in the device is equal to the flux density transferred by convection between the fluid and the device:
  • T o is the reference temperature for the radiation
  • s' the emissivity of the device (from 0 al )
  • G the Stephan-Boltzmann constant (5.67.10' 8 W/m 2 /K 4 ).
  • the emissivity of the device is generally chosen close to or equal to that of the wall.
  • the radiation can appear in +/- because either the device radiates (the term is +), or the device undergoes radiation (the term is -).
  • the computer 20 can integrate a first additional module making it possible to discriminate between radiation and convection and to isolate the convective heat exchange coefficient h.
  • the exchange coefficient h for the heat transfer in convection between the fluid and a wall is independent of the material, whether it is the material of the measuring device or that of the wall.
  • the device which is mainly made of ceramic will measure the same exchange coefficient as that of the wall, with identical local flow conditions.
  • the surface condition of the device characterized by its roughness, is chosen to be similar to the surface condition of the wall so as to be able to ensure that the exchange coefficient is unchanged between the wall and the device.
  • the characteristics of the surface state (roughness, but also color) intervene in the heat transfer by the term SG, the emissivity 8 also depending on the temperature of the surface, which requires measure it and use emissivity tables or qualify this parameter. This can be integrated into the first add-on.
  • the heat flux density may differ depending on whether the wall is equipped with the device or not, due to differences in thermal resistance. This difference remains small, given the small thickness of the device.
  • the computer 20 can integrate a second complementary module which makes it possible to estimate the delta of heat flux density due to the presence of the device on the wall.
  • the algorithm is thus capable of proposing, as a function of time and at a considered point of abscissa x:
  • the data delivered by the computer 20 are expressed in the frequency domain.
  • the computer 20 preferably delivers the power spectral density DSP[h(v, x)] from the Fourier transform of the exchange coefficient h(t, x).
  • the computer can then calculate, for each frequency step v, the following expression: [0179] [Math.
  • the algorithm provides an option according to which the determination of the power spectral density DSP[AT] is calculated by assuming the measurement signals representative of the temperatures T F and T P without phase shift (synchronous signals).
  • the algorithm can determine a coherence function, or cross-correlation function in spectral representation, which estimates the uncertainty of the value of the exchange coefficient.
  • the temperature measuring device makes it possible to reduce the thickness of a system for determining the heat exchange coefficient.
  • the three temperature measurement planes PP 2 and P 3 can be placed respectively at a distance of 0.1, 0.3 and 0.5 mm with respect to the fluid.
  • the low mass and the small dimensions of the device ensure the non-intrusiveness of the measurement for a thick wall or greatly reduce the intrusiveness on a thin wall.
  • the distances between the measurement planes being reduced, the measured temperature difference is also reduced. This is compensated by an increase in the sensitivity of the temperature measurement by using adapted metal tracks, combined with adapted characteristics of the ceramic layers, and possibly with the discretization of the temperature measurements in the algorithm by acquisition systems with 16 bit or 24 bit encodings.
  • ceramics are chosen having conductivities X′ of between 0.062 and 230 W/m 2 /K, which leaves a wide enough range of choices to best respond to the various applications making it possible to design a range of measured at different diffusivities a'.
  • a diffusivity a is linked to the thermal conductivity X, the density p, and the heat capacity Cp by the equation:
  • the invention thus makes it possible to design several models of temperature measurement devices and thus several models of systems for determining the heat exchange coefficient, for example to take into account various heat transfer configurations, as described in the following three examples.
  • This first configuration example is illustrated in FIGS. 10A and 10B.
  • This may be a high heat flux configuration in a thin heat exchanger wall.
  • This configuration can be applied to plate or tube heat exchangers in which, by design, the wall which separates the two fluids is as weak as possible to reduce the thermal resistance of the wall.
  • the walls have a thickness of between 1 and 3 mm depending on the pressure conditions of the fluids.
  • the overall heat exchange coefficient h giobai (with the device) can be determined by the formula:
  • this configuration can be measured effectively by preferably using a ceramic material having a thermal conductivity X′ close to the thermal conductivity X of the wall (favorable in steady state) and/ or a diffusivity a' close to the diffusivity a of the wall (favorable in dynamics).
  • a ceramic material having a thermal conductivity X′ close to the thermal conductivity X of the wall (favorable in steady state) and/ or a diffusivity a' close to the diffusivity a of the wall (favorable in dynamics).
  • the measuring device can be arranged on the wall on the hot fluid side (hot wall or interior wall) and/or on the wall on the cold fluid side (cold wall or exterior wall).
  • two devices 10, 10' are arranged (FIG. 10B), one on the hot wall and the other on the cold wall, they are advantageously arranged at two different levels in the longitudinal direction X of the wall, to avoid cumulating the effects of the two devices and to minimize the biases on the heat flux densities.
  • the distances of the measurement planes which are as a reminder the distances between the fluid and said planes, are: 100 ⁇ m (Pi), 304 ⁇ m (P 2 ), and 500 ⁇ m (P 3 ).
  • the results below are given for ceramic layers in alumina, metal tracks in platinum.
  • the difference between the temperatures measured by the device between the planes Pi and P 2 is 0.27°C.
  • the difference in the temperatures measured by the device between the planes P! and P 2 is 1.36°C.
  • Second configuration example measurement in an insulated wall in steady state, low heat flux cp
  • This may correspond to thick insulated pipes, having for example thicknesses of 10 mm or more.
  • the overall exchange coefficient h giO bai (including the piping, the insulation which is outside and the measuring device) is low.
  • the internal exchange coefficient h int can be high when the flow of the fluid transfers its heat, depending on the characteristics of the flow but not on the presence of the thermal insulation which has an effect only on h giO bai-
  • ei and Xi are respectively the thickness and the conductivity of the piping
  • e 2 and ⁇ 2 are respectively the thickness and the conductivity of the thermal insulation
  • e' and X' are respectively the thickness and the conductivity of the device
  • hi nt is the exchange coefficient of the hot wall or inner wall (ducting)
  • h ext is the exchange coefficient of the cold wall or outer wall (insulation).
  • the device for temperature measure of the invention (thickness of the order of 0.6 mm) arranged on the inner wall has practically no effect on the heat flux insofar as the thermal conductivity and/or the diffusivity of the ceramic of the device is chosen close to that of the pipe.
  • the ceramic layers (and/or the ceramic support) of the device will therefore preferably be made of alumina.
  • a measuring device with a thickness of 0.6 mm in alumina on a 10 mm heat-insulated pipe will behave in the same way as the wall, so that such a device has low intrusiveness in steady state.
  • the measuring device can therefore be much faster than the response of the wall. It is possible in this case to use a ceramic with high thermal conductivity, for example AIN (aluminum nitride) which has a very high thermal conductivity as well as a very high diffusivity, typically 9.68.10′ 5 m/s 2 against 4, 5.10' 6 m/s 2 for 304L stainless steel.
  • the measuring device can be slightly thicker by the order of 1 mm to separate the measuring planes and have a more precise flux density (temperature gradient);
  • the temperature measuring device participating in a system for determining the heat exchange coefficient according to the invention can be adapted according to the configurations and/or the applications targeted by:
  • the system for determining the heat exchange coefficient of the invention can include a remote communication module so that it can be connected to a Smartphone or a tablet via a dedicated application.

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Abstract

L'invention concerne un système de détermination d'un coefficient d'échange thermique entre un fluide (F) et un support (P) en une surface (PN) en contact avec le fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure de température (10) comprenant : - une structure multi couche (100) comportant : — quatre couches minces (121, 122, 123, 124) en céramique, et — trois pistes métalliques (111, 112, 113), - une sonde résistive de température (200) attachée à la structure multi couche et destinée à être en contact avec le fluide pour mesurer une température fluide TF; le système comprenant en outre un calculateur.

Description

Description
Titre de l’invention : Système amélioré de détermination de coefficient d’échange thermique
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un système amélioré de détermination de coefficient d'échange thermique.
Etat de la technique
[0002] La connaissance du coefficient d'échange thermique entre une paroi et un fluide, par exemple entre une paroi de canalisation et un fluide qui s’écoule dans la canalisation est une donnée essentielle pour calculer les échanges de chaleur entre le fluide et la paroi.
[0003] Au-delà de connaître la quantité d’énergie qui est transférée à la paroi par le fluide, le coefficient d’échange thermique permet d’indiquer si ce transfert est efficace ou non, ou du moins correspond à une valeur donnée, une limite basse ou haute, ou une plage de valeurs recherchée. Dans certains cas, on cherchera à l’amplifier (échangeurs de chaleur) et dans d’autre cas on cherchera à le réduire (déperdition thermique des bâtiments).
[0004] Le coefficient d'échange thermique est couramment utilisé, en conception, par exemple pour dimensionner les surfaces des échangeurs thermiques et pour calculer les puissances thermiques transmises par un fluide.
[0005] Le coefficient d'échange thermique est également utilisé en détection, la connaissance du coefficient d'échange thermique permettant de caractériser un dysfonctionnement tel que, par exemple, l'apparition d'un assèchement, l'apparition de cavitations ou la présence d'incondensables.
[0006] Par exemple, dans un échangeur à plaques ou à tubes, on souhaite optimiser le transfert de chaleur entre les deux fluides, et on peut viser en conception un coefficient d’échange d’au moins 20 kW/m2/°C. En outre, dans le temps, le coefficient d’échange thermique d’un échangeur peut baisser significativement, par exemple lorsque celui-ci s’encrasse. Cela peut constituer une information précieuse pour un concepteur, un constructeur ou un utilisateur d’échangeur, par exemple pour connaître la fréquence de nettoyage et/ou de maintenance.
[0007] Au contraire, dans d’autres domaines comme celui de l’habitat où l’on cherche à isoler pour limiter les pertes thermiques, le coefficient d’échange recherché doit être faible à très faible.
[0008] Par conception, les résistances thermiques des murs, et notamment des isolants, sont inchangées dans le temps, donc leur coefficient d’échange demeure également constant. Seul le coefficient d’échange externe est sensible aux conditions de l’environnement atmosphérique avec ou non présence de vent et d’humidité. C’est ce coefficient d’échange qu’on cherche à mesurer et/ou à mi- nimiser, son impact étant sensible dans le coefficient d’échange global. La valeur du coefficient d’échange externe peut évoluer entre 0,2 W/m2/°C (sans vent) et 25 W/m2/°C (vent à 10 m/s). Pour les valeurs les plus élevées, cela peut provoquer des déperditions de chaleur pouvant atteindre un facteur multiplicatif de 1,7, soit une augmentation de 70% de la déperdition globale de chaleur.
[0009] Le coefficient d'échange convectif ne se mesure pas directement à l'aide d'un capteur. Pour le déterminer, on utilise des modèles mathématiques de corrélation d'échange (modèle de Colburn, de Dittus-Bolter ou de Rosenhow) qui nécessitent la connaissance de certaines caractéristiques du fluide, telles que la vitesse, la viscosité, la température, etc.
[0010] La difficulté, voire l'impossibilité, qu'il y a à obtenir un coefficient d'échange thermique à l'aide des modèles de corrélation se manifeste dans de nombreuses applications industrielles comme, par exemple, les mélanges de fluides turbulents à grands écarts de température (fatigue thermique), la présence d'incondensables, la présence de singularités, par exemple quand une paroi fait face à des tourbillons de fluide pouvant conduire à de l'assèchement.
[0011] La demande de brevet français FR2940435A1 intitulée « Dispositif de détermination de coefficient d'échange thermique et procédé associé » répond de façon particulièrement avantageuse au besoin de nombreuses applications industrielles dans lesquelles les modèles de corrélation d'échange sont inadaptés. Elle décrit un système de détermination de coefficient d'échange thermique entre un fluide et une paroi en un point PN d'une surface de la paroi en contact avec le fluide comprenant :
— un dispositif de mesure de température qui comprend :
— deux capteurs de température de paroi, un premier capteur de température mesurant une première valeur de température Tci de la paroi en un point Pi et un deuxième capteur de température mesurant une deuxième valeur de température TC2 de la paroi en un point P2 sensiblement aligné avec le point Pi selon une droite normale à la surface au point PN, le point Pi étant le plus proche de la surface de la paroi, et
— un capteur de température de fluide mesurant une valeur de température TF du fluide en un point PF du fluide sensiblement aligné avec les points Pi et P2, et
— un calculateur qui comprend : •
— des premiers moyens pour calculer, à partir des valeurs de température Tci et TC2, une valeur de température Tp de la paroi et un flux thermique <I> donné par l'équation : d = - X x grad (TC1 - TC2) où X est la conductibilité thermique de la paroi,
— et des seconds moyens pour calculer, à partir de la température de fluide TF, de la température TP et du flux thermique <I> le coefficient d'échange thermique h sous la forme :
[0012] La température TP est calculée, par exemple, selon une méthode inverse basée sur l'exploitation du flux déterminé à chaque instant. Cette méthode est présentée dans le document intitulé « Thermal load determination in the mixing tee impacted by a turbulent flow generated by two fluids at large gap of temperature » (Olivier Braillard, Yvon Jamy, Guillaume Balmigere ; 13th International Conference on Nuclear Engineering ; Pékin, Chine ; 16-20 Mai 2005 ; ICONE 13-50361).
[0013] La figure 1 correspond à la figure 1 de la demande de brevet FR2940435A1 et elle illustre un dispositif de mesure de température DT comprenant deux thermocouples DI, D2 placés dans la paroi P de la canalisation au plus près du fluide et aptes à prélever la température en des points respectifs Pi et P2 de la paroi (qui correspondent aux extrémités libres des thermocouples DI et D2) et un thermocouple fluide DF débouchant dans le fluide F et apte à prélever la température en un point PF du fluide qui correspond à l’extrémité libre dudit thermocouple fluide. Les points Pi, P2 et PF sont alignés selon une droite normale (selon la direction OZ), en un point PN, à la surface de la paroi qui est au contact du fluide. Les thermocouples DI, D2 et DF sont placés à proximité de la surface de la paroi P, et le thermocouple fluide DF est orienté pour faire face à l'écoulement S du fluide F (écoulement selon la direction OX).
[0014] Les thermocouples DI et D2 sont fixés dans une structure cylindrique formée par l'assemblage de deux demi-lunes LI, L2, cette structure étant elle-même fixée dans un corps principal 1, et la droite reliant les points Pi, P2 et PF est confondue avec l'axe de la structure cylindrique formée par les deux demilunes LI, L2. Les thermocouples DI et D2 traversent le corps principal 1 par une gaine G formée dans le corps principal 1 jusqu’à une ouverture qui est configurée pour recevoir la structure cylindrique tandis que le thermocouple fluide DF traverse le corps principal 1 par un trou 4 débouchant de très faible diamètre formé dans ledit corps principal jusqu'à atteindre l’intérieur de la canalisation où le fluide F circule.
[0015] Le corps principal 1 du dispositif de mesure de température est intégré dans une cavité de la paroi P formée à cet effet, grâce à la mise en place de cales 5 afin d'ajuster la position de la face du dispositif de mesure destinée à être au contact du fluide et d’un moyen de fixation tel un écrou E, l’étanchéité du dispositif de mesure étant assurée par un joint torique 3.
[0016] Chaque thermocouple DI, D2 et DF est formé par deux fils métalliques (de deux matériaux différents), le diamètre de chaque fil étant au moins égal à 25 pm.
[0017] Le thermocouple Dl, qui est le plus proche du fluide, est situé (point Pi) à une distance dl de la surface de la paroi P typiquement comprise entre 10pm et 3mm, par exemple 300pm. Le thermocouple D2, qui est le plus éloigné du fluide, est situé (point P2) à une distance d2 de la surface de la paroi P typiquement comprise entre 100pm et 1cm, par exemple 500pm.
[0018] Le thermocouple fluide DF est situé à une distance df de la surface de la paroi P typiquement comprise entre 10pm et 1cm, par exemple 2000pm.
[0019] Le dispositif de mesure de température décrit permet de déterminer un gradient de température, sur la base de l’équation donnant la densité de flux thermique selon la direct où À est la conductibilité thermique de la paroi.
[0020] Il ressort de cette équation que cette méthode de mesure du gradient de température n’est précise et fiable que si les points de mesure Pi, P2 sont suffisamment éloignés pour assurer une mesure précise du gradient de température. En d’autres termes, pour un même flux de chaleur lié au gradient de température AT/Ax, l’écart de température entre Pi et P2 sera plus élevé, donc plus précis, avec une distance entre Pi et P2 plus importante. Une distance minimale entre deux points de mesure a un impact sur les dimensions du dispositif, comme nous l’expliquons dans ce qui suit.
[0021] Les figures 2A et 2B illustrent un dispositif de mesure de température particulier pour un système de détermination de coefficient d'échange thermique. La figure 2 A correspond à une coupe selon la direction OXZ de la figure 1, à la différence près qu’il comprend en outre un troisième thermocouple D3 à l'intérieur de la paroi P dont l'extrémité P3 est alignée avec les points Pi, P2 et PF. Le troisième thermocouple D3 est encore plus éloigné du fluide F que le second thermocouple D2. Il est placé à une distance d3 de la surface de la paroi P typiquement comprise entre 1mm et 3cm du fluide, par exemple 2400pm. La figure 2B correspond à une coupe de la structure cylindrique formée par les deux demi -lunes LI, L2 selon le plan OXY dans laquelle on voit les soudures entre les deux demi-lunes et les soudures de chaque demi-lune avec le corps principal 1.
[0022] La figure 2A illustre plus précisément une demi-lune L1 dans laquelle des cheminements ont été gravés pour accueillir les six fils métalliques des trois thermocouples. Les deux fils DU et D12 forment le thermocouple Dl, les deux fils D21 et D22 forment le thermocouple D2 et les deux fils D31 et D32 forment le thermocouple D3. Les fils des thermocouples passent dans la gaine G puis dans les cheminements LU et L12 gravés de part et d’autre d’une zone centrale L13 de la demi-lune pour déboucher au niveau d’une cavité L14 également gravée dans la demi-lune. Ainsi les fils de chaque thermocouple sont acheminés de manière à être disposés au bord de la cavité gravée L14 en vis-à- vis dans la direction OX, de manière symétrique par rapport à la direction OZ. Cette configuration permet que les deux fils de chaque thermocouple soient orientés perpendiculairement au flux thermique , qu’ils soient précisément placés l’un en face de l’autre et que les distances dl, d2, d3 soient précisément respectées (ce que ne permettrait pas une configuration avec des fils placés droits dans la direction OZ). Cette configuration est nécessaire pour mesurer un gradient de température très précis dans la direction OZ, comme requis dans les applications privilégiées de l’invention.
[0023] Dans la mesure où les deux fils de chaque thermocouple ne sont pas soudés entre eux directement mais via la pièce intermédiaire formée par la demi-lune et sa cavité, la distance entre les deux fils doit être faible pour capter la même température et ne pas former de biais de mesure, mais suffisamment importante pour canaliser vers les thermocouples le flux thermique <I> perpendiculaire à la circulation de fluide F. Ainsi la distance d4 entre les deux fils de chaque thermocouple (correspondant à la largeur de la cavité gravée), déterminée par l’inventeur, est de l’ordre de 1 millimètre.
[0024] Cette configuration nécessite que chaque fil de thermocouple suive un rayon de courbure r qui est a minima de 0,5 millimètre. Afin de permettre de respecter ce rayon de courbure pour tous les fils de thermocouple (chaque fil ayant un diamètre d’au moins 25 pm), l’inventeur a déterminé que la largeur d5 dans la direction OX de chaque zone comprise entre la cavité L14 et le bord de la demilune en contact avec le corps 1, qui correspond à la zone où sont acheminés les fils, est au moins égale à 1,5 millimètre.
[0025] Ainsi, le diamètre d’une demi-lune, et par là-même de la structure cylindrique formée par les deux demi-lunes LI, L2 est au moins égal à 4 millimètres.
[0026] En outre, dans le corps principal 1 est formé un trou débouchant 4 pour permettre de faire passer le thermocouple fluide DF dans ledit corps principal jusqu'à l’intérieur de la canalisation. Le diamètre du thermocouple DF étant typiquement de 0,5 millimètre, le trou 4 doit avoir un diamètre au moins égal à 0,5 millimètre.
[0027] Ainsi il a été déduit que le diamètre extérieur du corps principal 1 et donc du dispositif de mesure doit être au moins égal à 6 millimètres.
[0028] Pour résumer, les caractéristiques d’un tel dispositif de mesure de température pour un système de détermination de coefficient d'échange thermique sont généralement les suivantes :
- le diamètre (ou l’épaisseur) du dispositif est au moins de 6 mm ;
- les thermocouples de paroi comprennent chacun deux fils, le diamètre de chaque fil étant au moins de 25 pm ;
- le thermocouple fluide présente généralement un diamètre d’au moins 0,3 mm voire d’au moins 0,5 mm.
[0029] En outre, le matériau du corps principal est identique ou similaire à celui de la paroi pour avoir sensiblement le même comportement thermique (même conductivité et même diffusivité) que la paroi.
[0030] Un tel dispositif aussi épais ne peut donc s’installer que dans des tuyauteries épaisses et nécessite généralement de percer la paroi et/ou de réaliser un bossage sur la paroi pour l’installer.
[0031] La fabrication d’un tel dispositif est généralement réalisée à l’unité avec des opérations minutieuses : usinage, soudage des fils des thermocouples, soudage d’étanchéité... Un tel dispositif ne se prête pas à une fabrication en grande série. Le délai de fabrication est généralement élevé et son coût de fabrication est également élevé (de l’ordre de 10 k€).
[0032] En outre, la température de tenue d’un tel dispositif est inférieure ou égale à 700°C.
[0033] Il est recherché une réduction importante des dimensions d’un dispositif de détermination de coefficient d'échange thermique, et notamment la réduction de son épaisseur afin de pouvoir faire des mesures dans des parois fines, exiguës et de petites dimensions, de préférence sans avoir à modifier la paroi (notamment sans perçage ou bossage sur la paroi), et ce, tout en conservant la même précision de mesure que pour un système de détermination de coefficient d'échange thermique tel que précédemment décrit, voire en l’améliorant.
[0034] Et de préférence, il est recherché un tel dispositif de détermination de coefficient d'échange thermique qui puisse doit tenir à une température supérieure à 700°C.
[0035] La demande de brevet EP3106852A1 décrit un capteur de flux thermique à l'échelle millimétrique, qui est chimiquement et thermiquement résistant, mécaniquement robuste et de faible inertie thermique. Le capteur de flux thermique est constitué de matériaux thermoélectriques superposés l’un sur l’autre avec des jonctions thermoélectriques entre les couches de matériaux thermoélectriques. En outre, à chaque jonction thermoélectrique, des fils conducteurs permettent d’acquérir des signaux électriques de chaque jonction thermoélectrique indépendamment l’une de l’autre, les signaux de jonction thermoélectrique électrique acquis pouvant être transmis au dispositif de traitement de données pour déterminer des données de flux thermique. Les matériaux thermoélectriques présentent des coefficients Seebeck différents entre eux, de sorte à former des jonctions thermoélectriques de thermocouple.
[0036] D’une part, cette demande de brevet ne décrit pas un capteur de coefficient d'échange thermique, dans la mesure où elle ne prévoit pas de mesure dans un fluide. A fortiori, ce capteur n’est donc pas conçu pour réaliser des mesures en dynamique fluide, c’est-à-dire avec un débit de fluide dans une canalisation. D’autre part, cette demande de brevet vise à former des thermocouples certes de taille millimétrique, mais qui sont connus pour présenter une faible sensibilité, de l’ordre de 40 pV/°C, ce qui nécessite d’amplifier le signal. [0037] L’invention vise à surmonter les inconvénients précités de l’art antérieur.
[0038] Plus précisément, l’invention vise à disposer d’un système de détermination de coefficient d'échange thermique de taille millimétrique voire inférieure au millimètre, qui puisse notamment être installé sur une paroi fine (épaisseur de l’ordre du millimètre, par exemple entre 1 et 5 mm, voire entre 1 et 3 mm, ou encore entre 1 et 2 mm), tout en conservant la même précision de mesure, voire en l’améliorant. Il est recherché un système de détermination de coefficient d'échange thermique qui ne nécessite pas une intégration intrusive (mécaniquement et thermiquement) dans une paroi ou plus largement dans un support.
[0039] Il est recherché également un tel système qui puisse être installé sur une grande variété de supports. Les supports visés ne se limitent pas à une paroi de tuyauterie pour fluide et, sans que cela soit limitatif, peuvent être : des parois d’échangeurs, des structures métalliques (dans l’industrie), des murs ou parois pour évaluer les déperditions énergétiques (dans l’habitat et les bâtiments publics), des vêtements par exemple des vêtements dits « intelligents » pour des mesures de régulation d’échange (sport, armée). On cherche également à pouvoir mesurer quantitativement en termes de puissance (perdue ou acquise) l’effet de température ressentie sur la peau d’une personne (météo).
[0040] Par exemple, on cherche à mesurer les transferts de chaleur dans un échangeur de chaleur afin d’évaluer les performances thermiques en local et permettre de mieux préciser les zones où le transfert de chaleur n’est pas optimal et peut être amélioré. Les parois caractéristiques dédiées aux échanges thermiques dans les échangeurs peuvent présenter une faible épaisseur, de l’ordre du millimètre, par exemple entre 1 et 5 mm, voire entre 1 et 3 mm ou encore entre 1 et 2 mm.
[0041] Il est recherché un système de détermination de coefficient d'échange thermique qui puisse de préférence tenir à une température supérieure à 700°C, typiquement comprise entre 700°C et 1000°C.
[0042] Il est recherché une bonne précision de mesure, autant en statique qu’en dynamique fluide.
[0043] Il est en outre recherché un système de détermination de coefficient d'échange thermique qui soit simple et rapide à fabriquer, de faible coût et qui soit fabri- cable en série.
Exposé de l’invention
[0044] Un premier objet de l’invention est un système de détermination de coefficient d'échange thermique entre un fluide et un support en une surface du support en contact avec le fluide, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure de température s’étendant selon une direction longitudinale et comprenant :
— une structure multicouche comportant :
— au moins quatre couches minces en céramique, et
— au moins trois pistes métalliques, chaque piste étant positionnée entre deux couches minces et étant intégrée dans l’épaisseur d’une des deux couches ; chaque piste étant apte à être reliée à un moyen d’alimentation électrique et à un moyen de mesure de résistance, de sorte à former une sonde résistive apte à mesurer une température TPi, TP2, TP3 en un plan de mesure, les pistes métalliques formant ainsi une pluralité de plans de mesure parallèles entre eux et sensiblement alignés selon la direction perpendiculaire à la surface du support ; et
- une sonde résistive de température attachée à la structure multicouche et destinée à être en contact avec le fluide de manière à mesurer une température de fluide TF ; le système comprenant en outre un calculateur comportant :
- des premiers moyens pour calculer, à partir des valeurs de température TPi, TP2, TP3 mesurées par les au moins trois pistes métalliques, une valeur de température moyenne de paroi TP et une densité de flux thermique cp ; et
- des seconds moyens pour calculer, à partir de la température de fluide TF, de la température moyenne de paroi TP et de la densité de flux thermique <p, un coefficient d'échange thermique h.
[0045] Selon l’invention, une couche mince est définie comme étant une couche dont l’épaisseur est de l’ordre de la centaine à quelques centaines de micromètres, par exemple comprise entre 100 et 300 pm.
[0046] La structure multicouche est destinée à être en contact avec le support, et plus précisément avec la surface du support qui est en contact avec le fluide.
[0047] Ainsi, l’invention permet de disposer d’un système de détermination de coefficient d'échange thermique de taille millimétrique voire inférieure au millimètre, qui peut notamment être installé sur une paroi fine, et plus largement sur une grande variété de supports. Le dispositif de mesure pouvant être simplement fixé sur un support, par exemple collé ou adhéré audit support, il permet d’éviter une intégration intrusive mécaniquement. Les couches en céramique peuvent en outre être en des matériaux adaptés pour limiter l’intrusivité thermique.
[0048] En outre, le dispositif de mesure de la température étant principalement en céramique, la température de tenue du dispositif de mesure peut dépasser les 700°C.
[0049] Le système de détermination de coefficient d'échange thermique selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniques possibles.
[0050] De préférence, au moins une piste métallique est configurée pour former au moins une sonde résistive à haute sensibilité, correspond à une sensibilité supérieure ou égale à 0,3 Q/°C, et étant de préférence supérieure ou égale à 1,3 Q/°C.
[0051] De préférence, au moins une piste métallique peut être configurée pour former une résistance initiale R(T0) supérieure ou égale à 300 Q Cela permet d’agir sur la sensibilité de mesure de température.
[0052] La structure multicouche peut comprendre plus de quatre couches minces en céramique, et plus de trois pistes métalliques, chaque piste étant positionnée entre deux couches minces et étant intégrée dans l’épaisseur d’une des deux couches.
[0053] Au moins une piste métallique peut être en platine, en argent, en nickel, ou en un alliage métallique.
[0054] De préférence, les différentes pistes sont en un même matériau, de préférence choisis selon l’un ou plusieurs des matériaux cités ci-dessus. Cela permet notamment de faciliter la fabrication du dispositif.
[0055] Alternativement, les différentes pistes peuvent être en des matériaux métalliques différents, de préférence choisis selon l’un ou plusieurs des matériaux cités ci-dessus.
[0056] Au moins une couche mince céramique est en alumine (AI2O3), en zircone (ZrCL), en un composite alumine/zircone, en nitrure d’aluminium (AIN), en ni- trure de silicium (SisN^ ou en oxyde de béryllium (BeO). De tels matériaux permettent généralement de minimiser les effets thermiques de la présence du dispositif de mesure (limiter au maximum l’intrusivité thermique), notamment lorsque le support est un inox.
[0057] De préférence, les différentes couches céramiques sont toutes en le même matériau, notamment en un des matériaux cités ci-dessus, afin de faciliter la fabrication du dispositif et avoir un meilleur comportement thermique.
[0058] Alternativement, les différentes couches céramiques peuvent être en des matériaux céramiques différents, notamment en plusieurs des matériaux cités ci- dessus.
[0059] Selon un mode de réalisation préféré, au moins une couche mince en céramique présente une épaisseur inférieure ou égale à 300 pm, de préférence inférieure ou égale à 200 pm, et de préférence toutes les couches minces en céramique.
[0060] En particulier, la couche mince en céramique destinée à être en contact avec la surface du support présente de préférence une épaisseur d’au moins 150 pm.
[0061] Selon un mode de réalisation, au moins une extrémité de la structure multicouche dans la direction longitudinale est prolongée par une forme de biseau permettant de réduire progressivement l’épaisseur de ladite structure au niveau de ladite extrémité, de préférence l’extrémité destinée à faire face au débit de fluide.
[0062] Selon un mode de réalisation particulier, les deux extrémités de la structure multicouche sont prolongées par une forme de biseau dans la direction longitudinale, correspondant à la direction de circulation du fluide.
[0063] Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins un moyen d’alimentation électrique et au moins un moyen de mesure de résistance connectés à chaque piste métallique, et de préférence à la sonde résistive de température fluide.
[0064] Selon un mode de réalisation particulier, chaque piste métallique est connectée d’une part au moyen d’alimentation électrique via un circuit d’alimentation et d’autre part au moyen de mesure de la résistance via un circuit de mesure au moyen d’alimentation électrique, de manière à former ainsi un montage 4 fils.
Brève description des figures
[0065] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit, donnée à titre illustratif et non limitatif, faite en regard des figures annexées parmi lesquelles
[0066] [Fig.1] illustre un système de détermination du coefficient d'échange thermique de l’art antérieur.
[0067] [Fig.2A] et
[0068] [Fig.2B] illustrent un dispositif de mesure de température particulier compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique de l’art antérieur.
[0069] [Fig.3] illustre schématiquement un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention.
[0070] [Fig.4A],
[0071] [Fig.4B] et
[0072] [Fig. 4C] illustrent un exemple de piste métallique formant une sonde résistive d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention.
[0073] [Fig.5] illustre un premier mode de réalisation d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention
[0074] [Fig.6] illustre un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention.
[0075] [Fig.7] illustre une première variante du deuxième mode de réalisation.
[0076] [Fig.8] illustre une deuxième variante du deuxième mode de réalisation.
[0077] [Fig.9] représente un schéma de principe d’un système de mesure du coefficient d'échange thermique conforme à l'invention.
[0078] [Fig.10 A] et
[0079] [Fig.10B] illustrent un premier exemple de configuration d’utilisation d’un système de mesure du coefficient d'échange thermique conforme à l'invention.
[0080] [Fig.11] illustre un deuxième exemple de configuration d’utilisation d’un système de mesure du coefficient d'échange thermique conforme à l'invention
[0081] Dans l'ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
[0082] De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Description détaillée de l’invention
[0083] Les figures 1 à 2B ont été décrites dans la partie « Etat de la technique » de la présente description et ne seront pas reprises ici.
[0084] Dans les figures 3 à 8 illustrent plusieurs modes de réalisation et variantes d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention. Chacun des modes et variantes peut former un système de détermination du coefficient d'échange thermique en intégrant un calculateur 20 (représenté en figure 9) adapté pour calculer une valeur de température Tp de la paroi et une densité de flux thermique (p puis un coefficient d'échange thermique h, et ce, à partir des valeurs de températures mesurées en les trois plans de mesure et dans le fluide, comme expliqué plus après.
[0085] En outre, les figures 3 à 8 sont illustrées en référence à une paroi, par exemple une paroi de canalisation ou une paroi d’échangeur. Alternativement à une paroi, le dispositif peut être assemblé à tout autre support adapté à la détermination d’un coefficient d’échange entre ledit support et un fluide.
[0086] La figure 3 illustre schématiquement un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention. Le dispositif de mesure est disposé sur une paroi intérieure P d’une canalisation. Un fluide circule à l’intérieur de la canalisation. L’épaisseur de la paroi peut être de quelques millimètres, par exemple entre 1 à 5 mm, voire entre 1 à 3 mm, voire entre 1 et 2 mm. Alternativement, l’épaisseur de la paroi peut être d’une dizaine de millimètres ou davantage, et ce, selon l’application visée.
[0087] Le dispositif de mesure de température 10 est illustré selon une coupe longitudinale dans un plan de référence XZ. La direction longitudinale X correspond à la direction principale d’écoulement du fluide F et la direction Y est la direction transversale. La direction Z perpendiculaire au plan XY correspond à la direction du flux thermique <I> dans la paroi P et dans le dispositif 10.
[0088] Le dispositif de mesure de température comprend une structure multicouche 100, qui est illustrée sous une forme parallélépipédique non limitative, et qui comporte :
- quatre couches minces 121, 122, 123, 124 en céramique ; et
- trois pistes métalliques 111, 112, 113; chaque piste étant positionnée entre deux couches minces en céramique, et étant intégrée dans l’épaisseur d’une des deux couches.
[0089] La structure illustrée comprend trois pistes métalliques et quatre couches minces. [0090] Alternativement, la structure multicouche peut comprendre plus de trois pistes métalliques, et dans ce cas plus de quatre couches minces. Ceci permet d’améliorer la connaissance et/ou la précision de mesure du coefficient d’échange en dynamique, et également pour vérifier la direction axiale du flux de chaleur (selon la direction perpendiculaire Z) par comparaison à la loi de comportement de la pénétration de la chaleur (loi de Fourier) et détecter d’éventuels flux de chaleur parasites.
[0091] La couche céramique la plus proche de la paroi (pouvant former une couche de contact avec la paroi), désignée « couche intérieure », est la couche 124.
[0092] La couche céramique la plus éloignée de la paroi (ou la plus proche du fluide), désignée « couche extérieure », est la couche 121.
[0093] Les différentes couches en céramique n’ont pas nécessairement les mêmes épaisseurs (dimension selon Z). Les épaisseurs eni, em, ei23, ei24 des couches céramiques varient typiquement entre 100 et 300 pm, de préférence entre 100 et 200 pm. La couche intérieure 124 présente généralement une épaisseur ei24 d’au moins 150 pm.
[0094] L’épaisseur des couches permet de définir les distances entre les pistes métalliques 111, 112, 113 et donc les différents plans de mesure Pi, P2 et P3.
[0095] De préférence, la (ou les) céramique(s) sélectionnées pour former les couches minces ont une conductivité X’ et/ou une diffusivité a’ proche(s) de la conductivité Z et/ou la diffusivité a de la paroi afin de minimiser les effets thermiques de la présence du dispositif de mesure (limiter au maximum l’intrusivité thermique). Il peut s’agir de l’alumine (AI2O3), de la zircone (ZrCf), d’un composite alumine/zircone, du nitrure d’aluminium (AIN), du nitrure de silicium (Si3N4), de l’oxyde de béryllium BeO, notamment lorsque la paroi est en inox.
[0096] De préférence, les différentes couches céramiques sont toutes en le même matériau, notamment en un des matériaux cités ci-dessus, afin de faciliter la fabrication du dispositif et avoir un meilleur comportement thermique.
[0097] Alternativement, les différentes couches céramiques peuvent être en des matériaux céramiques différents, notamment en plusieurs des matériaux cités ci- dessus.
[0098] Chaque piste métallique est connectée à un moyen d’alimentation électrique et à un moyen de mesure de la résistance, de manière à former une sonde résistive de température. Les connexions électriques ne sont pas représentées sur la figure 3 mais un exemple de connexion électrique est visible dans la figure 4A et décrit plus après.
[0099] Chaque piste métallique 111, 112, 113 forme un plan de mesure Pi, P2, P3, les plans de mesure étant parallèles entre eux (par rapport au plan de référence XY) et alignés selon la direction Z perpendiculaire au plan XY. Selon l’invention, le terme « aligné » signifie que les pistes sont décalées entre elles uniquement selon la direction Z, qu’il n’y a pas de décalage entre les pistes dans les directions X et Y.
[0100] Les pistes métalliques permettent de réaliser des mesures de température représentatives de la paroi, qui peuvent être désignées « températures paroi » par la suite, en les différents plans de mesure.
[0101] L’intersection des plans de mesure Pi, P2 et P3 et de la surface PN de la paroi avec une droite normale n au plan XY forme des points alignés.
[0102] Chaque piste métallique agit comme une résistance sensible à la température, dont la variation est donnée par la loi :
[0103] [Math.l]
/?(T) = /?(T0) x (1 + a(T - To)) = /?(T0) + /?(T0) X a(T - To) où a est le coefficient de température du matériau conducteur métallique constituant la piste.
[0104] En mesurant la résistance R(T) et en connaissant la résistance initiale R(T0) donnée pour une température initiale To, on en déduit la différence de température AT correspondant à T-To.
[0105] De préférence, au moins une piste métallique est configurée pour former une sonde résistive de température à haute sensibilité. Pour cela, on peut agir sur le matériau, la longueur et/ou la section de la piste métallique. Ceci permet de compenser la faible épaisseur du dispositif, et notamment les faibles distances entre les plans de mesure.
[0106] La sensibilité d’un capteur de température permet de caractériser la valeur de la grandeur de sortie dudit capteur en fonction de la température à mesurer. Dans le cas d’une sonde résistive de température, la grandeur de sortie est la variation de la résistance, et la sensibilité est définie comme étant la variation de la résistance (ou variation ohmique) en fonction d’une variation de température. La sensibilité est fonction du coefficient de température (plus a est grand, plus l’impact d’un AT sur la variation de résistance sera grand) mais aussi de la résistance initiale R(T0).
[0107] Pour une sonde résistive de température, selon l’invention, une haute sensibilité correspond à une sensibilité supérieure ou égale à 0,3 Q/°C.
[0108] De préférence, au moins une piste métallique a une sensibilité supérieure ou égale à 1,3 Q/°C.
[0109] De préférence, au moins une piste métallique est configurée pour former une résistance initiale R(T0) supérieure ou égale à 300 Q
[0110] La combinaison de sondes résistives de température à haute sensibilité avec des caractéristiques adaptées des couches en céramique (matériau, épaisseur ...) permet encore plus de compenser l’épaisseur réduite du dispositif et notamment les distances réduites entre les plans de mesure.
[0111] En outre, la discrétisation des mesures de température, mise en œuvre dans un algorithme de mesure implémenté dans le calculateur 20 et rendue possible par des systèmes d’acquisition avec des codages à 16 bit ou 24 bit, associée à la haute sensibilité des pistes et aux caractéristiques des couches en céramique permettent d’améliorer encore plus la sensibilité de mesure. Par exemple, avec de tels codages, la discrétisation de la température permet de détecter de très faibles variations de température exactement comme celle pouvant exister entre Pi et P2. A titre d’exemple sur une pleine échelle de 400°C, une discrétisation à 16 bit permet de détecter un écart de température de : 400/216 soit 0,006°C (400/65636).
[0112] Un matériau métallique adapté à l’obtention de sondes résistives de température à haute sensibilité est le platine (Pt), qui a un coefficient de température a élevé (3,85. 10~3 Q/°C) et une résistivité p élevée (de l’ordre de 100.10~9 Q.m à température ambiante).
[0113] On cherche à obtenir une piste en platine ayant une résistance élevée, par exemple sensiblement égale à 1000 Q (du type PT 1000), de sorte que le terme Æ(T0) x a soit égal à 3,85 Q/°C, ce qui permet d’obtenir une très haute sensibilité de mesure de température.
[0114] On peut obtenir une valeur de résistance donnée en jouant sur la longueur totale Lin de la piste et/la section Sm de la piste, la résistance étant déterminée par la formule :
[0116] D’autres matériaux que le platine peuvent être utilisés tels que l’argent (Ag), le nickel (Ni), ou un alliage métallique.
[0117] De préférence, les différentes pistes sont en un même matériau, de préférence choisis selon l’un ou plusieurs des matériaux cités ci-dessus.
[0118] Alternativement, les différentes pistes sont en des matériaux métalliques différents, de préférence choisis selon l’un ou plusieurs des matériaux cités ci- dessus.
[0119] Les figures 4 A, 4B (vue de dessus selon le plan XY) et 4C (vue de côté selon le plan YZ) illustrent un exemple de piste métallique 111 permettant de former une sonde résistive de température. La piste métallique se présente sous la forme d’un fil continu en forme de serpentin, formant une résistance en serpentin, comprenant une série de plusieurs méandres 1110 reliés entre eux. Cette configuration est représentée de manière schématique, et a pour objectif d’en comprendre le principe. Des configurations plus ou moins complexes peuvent être prévues. Les extrémités des pistes peuvent être disposées à d’autres endroits que sur les coins.
[0120] Le fil continu présente une largeur l (dimension selon Y) et une épaisseur em (dimension selon Z) formant une section Sm égale à em* lm par exemple de 100 pm * 4 pm soit 0,4.10'9 m2. Avec la résistivité du platine de Tordre de 100.10'9 Q.m, on voit qu’il faut une longueur totale Lm de piste de 4 mètres pour former une résistance de 1000Q.
[0121] Il peut être difficile de former une résistance de 1000Q dans certaines configurations, notamment pour un dispositif de mesure de très petite taille. Aussi on peut viser des résistances moindres, par exemple entre 700 et 800Q, voire moins.
[0122] En outre, la piste métallique 111 est reliée à un moyen d’alimentation électrique 301 et à un moyen de mesure 401 de la résistance par un montage 4 fils, qui est un montage plus précis qu’un montage 2 ou 3 fils connu pour la mesure d’une résistance. En d’autres termes, chacune des deux extrémités 111 A, 111B de la résistance en serpentin est reliée d’une part au moyen d’alimentation électrique 301 via un circuit d’alimentation 311, 321 et d’autre part au moyen de mesure 401 de la résistance via un circuit de mesure 411, 421, c’est-à-dire par deux circuits distincts. Le moyen de mesure est typiquement un voltmètre dont l’impédance est très élevée de sorte qu’il ne perturbe pas ou peu la mesure de la résistance et le voltmètre est connecté aux bornes de la résistance pour minimiser au mieux la résistance du circuit de mesure. Un montage 4 fils de chaque piste métallique permet donc avantageusement d’améliorer la précision de mesure de la résistance et donc de la température.
[0123] Du fait des faibles épaisseurs des couches en céramique, et chaque piste métallique étant intégrée dans l’épaisseur d’une couche céramique, la structure mul- ticouche peut présenter une épaisseur très réduite, d’un millimètre ou moins. A titre d’exemple, l’épaisseur eioo de la structure multicouche 100 peut être de 0,6 millimètre (par exemple avec 4 couches de 150 pm chacune).
[0124] Les autres dimensions (largeur hoo et longueur Lioo) de la structure multicouche 100 peuvent être de l’ordre de la dizaine de millimètres à quelques dizaines de millimètres. Par exemple, la structure multicouche peut présenter une largeur 110Q de 10 mm et une longueur L1Oo de 20 mm ou une largeur 110Q de 16 mm et une longueur L1Oo de 32 mm.
[0125] L’épaisseur réduite de la structure multicouche et par là même du dispositif de mesure de température, permet de disposer le dispositif sur des parois de faible épaisseur (quelques millimètres) et/ou dans des zones exiguës. En outre, cela permet d’éviter toute intrusivité mécanique du dispositif dans la paroi afin notamment d’en garantir l’intégrité, et de limiter les biais thermiques. L’intégration du dispositif peut se faire sans qu’aucune modification de la paroi ne soit nécessaire. Le dispositif peut par exemple être simplement collé sur la paroi, avec une colle adaptée pour tenir aux températures d’utilisation du dispositif (pouvant atteindre 1000°C), par exemple une colle en alliage céramique zircone (de quelques micromètres d’épaisseur), ou à l’aide d’un adhésif adapté.
[0126] La première extrémité 100 A de la structure multicouche 100, qui est celle fai- sant face au débit de fluide, peut être prolongée par une forme en biseau 101 A, qui permet de réduire progressivement l’épaisseur de ladite structure au niveau de cette extrémité et qui en outre est exempte de pistes métalliques, et peut également être exemple de couches céramiques. Cette forme en biseau a pour effet de réduire les turbulences à l’interface fluide/dispositif, turbulences ayant une influence directe sur le coefficient d’échange. Une telle forme biseautée permet de limiter l’effet de la singularité de l’extrémité de la structure multicouche (bord d’attaque), qui est déjà limitée du fait de la faible épaisseur de cette structure. Une forme biseautée peut être prévue également au niveau de la seconde extrémité fOOB.
[0127] Le dispositif de mesure de température f0 comprend en outre une sonde résistive de température 200, dite « sonde fluide », destinée à être en contact avec le fluide. La sonde fluide est assemblée à la couche céramique extérieure 101, par exemple soudée ou brasée.
[0128] La sonde fluide 200 est de préférence en platine (Pt). Elle peut être en le même matériau que l’une des pistes métalliques ou en un matériau différent.
[0129] A titre d’exemple, la sonde fluide peut présenter une hauteur h2oo (dimension selon Z) de quelques millimètres, par exemple 2 mm et une épaisseur e2oo (dimension selon X) d’un millimètre ou moins, par exemple 0,9 mm.
[0130] Bien que cela ne soit pas représenté, la sonde fluide est également reliée à un moyen d’alimentation électrique et à un moyen de mesure de la résistance, de préférence par un montage 4 fils.
[0131] A titre d’exemple, la sonde fluide peut être une sonde en platine ayant une résistance de 100 Q (PT 100).
[0132] L’homme du métier saura réaliser une structure multicouche en utilisant une technique de cofrittage à haute température (HTCC pour « High Temperature Cofired Ceramic ») ou basse température LTCC pour « Low Temperature Cofired Ceramic »), en intégrant les pistes métalliques entre les couches céramiques, lesdites pistes étant métallisées en utilisant les vias traversant les couches céramiques. Une telle technique est connue dans le domaine de la mi- croélectronique (MEMS notamment).
[0133] Un tel recours à la technique des couches minces en céramique cofrittées à basse ou haute température, technique proche de la technologie des MEMS, permet de fabriquer une plaque ou « wafer » contenant un grand nombre de structures (typiquement une cinquantaine de structures par plaque). La plaque peut ainsi être découpée pour former plusieurs structures multicouches. Chaque structure peut ensuite être usinée, percée pour les passages des connexions électriques et/ou brasée/soudée pour l’intégration de la sonde fluide. Cela permet de réduire le coût de fabrication unitaire d’un dispositif et de réduire également le délai de fabrication.
[0134] La figure 5 illustre un premier mode de réalisation d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention.
[0135] La figure 6 illustre un deuxième mode de réalisation d’un dispositif de mesure de température compris dans un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention.
[0136] Les dispositifs selon les premier et deuxième modes de réalisation comprennent chacun une structure multicouche 100 ainsi qu’une sonde fluide 200 telle que celles décrites en lien avec la figure 3. Dans les figures 5 et 6, est identifiée une zone 130 de mesure des températures paroi par les pistes métalliques qui correspond à une zone centrale dans la structure multicouche, zone dans laquelle les mesures de températures ne sont pas impactées par les effets de bord de la structure.
[0137] Dans les dispositifs selon les premier et deuxième modes de réalisation, la couche céramique intérieure 124, qui est la plus proche de la paroi P, forme une couche de contact avec ladite paroi. L’épaisseur de cette couche intérieure est au moins de 150 pm. Toutes les couches céramiques, y compris cette couche intérieure, ont les mêmes dimensions dans le plan, c’est-à-dire les mêmes longueurs et largeurs et sont alignées les unes au-dessus des autres selon la direction Z.
[0138] La couche céramique intérieure 124 peut également être utilisée pour acheminer les circuits électriques des sondes résistives de température (pistes métalliques et sonde fluide). La couche céramique intérieure 124 est assemblée à la paroi, par exemple par collage à l’aide d’une colle adaptée pour tenir aux températures d’utilisation du dispositif ou encore à l’aide d’un système adhésif adapté aux températures d’utilisation du dispositif.
[0139] Le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que les première et seconde extrémités 100 A, 100B de la structure multicouche 100 selon la direction longitudinale X sont prolongées par une forme de biseau 101A, 101B permettant de réduire progressivement l’épaisseur de ladite structure au niveau de ces deux extrémités. Les pistes métalliques ne sont pas prolongées dans cette partie en biseau, qui peut également être exemple de couches céramiques. Comme décrit précédemment, cette forme en biseau a pour effet de réduire les turbulences à l’interface fluide/dispositif, turbulences pouvant avoir une influence sur la détermination du coefficient d’échange. Une telle forme biseautée permet de limiter l’effet de la singularité de l’extrémité de la structure (bord d’attaque), qui est déjà limitée du fait de la faible épaisseur de cette structure.
[0140] La figure 7 illustre une première variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle les extrémités prolongées en forme de biseau 101A, 101B sont biseautées sur toute l’épaisseur de la structure multicouche 100. La forme en biseau peut être obtenue par un surplus de colle, par exemple la colle utili- sée pour assembler la structure multicouche 100 à la paroi. Alternativement, la forme en biseau peut être formée lors de la fabrication de la structure multicouche ou lors du découpage des structures multicouche dans une plaque (ou wafer).
[0141] La figure 8 illustre une deuxième variante du deuxième mode de réalisation dans laquelle les extrémités prolongées en forme de biseau 101A, 101B sont biseautées à partir de la couche en céramique intérieure 124. Comme pour la première variante, la forme en biseau peut être obtenue par un surplus de colle ou peut être formée lors de la fabrication de la structure multicouche ou lors du découpage des structures multicouche dans une plaque (ou wafer).
[0142] Dans chacune des deux variantes, l’angle 0 du biseau peut varier entre 45 et 60°.
[0143] La figure 9 représente un schéma de principe d’un système 1 de détermination de coefficient d'échange thermique. Le système de détermination du coefficient d'échange thermique comprend un dispositif de mesure de température 10 conforme à l'invention et un calculateur 20 qui implémente un algorithme de calcul configuré pour calculer le coefficient d'échange thermique à partir des mesures de température délivrées par le dispositif de mesure 10 et de données telles que la conductibilité thermique X’, la masse volumique p’, et/ou la capacité thermique Cp’ du dispositif de mesure.
[0144] Nous allons maintenant décrire les principes de cet algorithme.
[0145] Préalablement à la mesure des températures paroi, il est généralement procédé à une étape de calibration des sondes résistives formées par les pistes métalliques. Comme il y a au moins 3 pistes métalliques permettant de disposer d’au moins 3 plans de mesure distincts et parallèles entre eux, une telle calibration peut être réalisée avec les seuls éléments constituant le dispositif, c’est-à-dire sans qu’il soit nécessaire d’ajouter des éléments extérieurs : on parle alors d’auto-calibration. Nous allons décrire le principe de cette étape d’autocalibration avec 3 pistes métalliques, étant entendu que celle-ci peut être réalisée avec plus de 3 pistes métalliques.
[0146] Pour la mesure, les sondes résistives de température sont généralement alimentées sous une tension réduite ne provoquant pas d’auto-échauffement par effet Joule des résistances, afin d’éviter qu’un échauffement des résistances ne vienne augmenter indûment lesdites résistances et ainsi fausser les mesures des températures paroi.
[0147] Cependant, pour l’étape de calibration, on peut alimenter la résistance du plan médian P2 à l’aide d’une tension supérieure à celle utilisée pour la mesure de manière à obtenir un effet Joule et vérifier les réponses de cette élévation de température sur les résistances des plans Pi et P3. Les profils des réponses des sondes résistives des plans Pi et P 3 permet de détecter d’éventuels problèmes de contact entre une sonde résistive et la céramique, ou de vérifier que les dis- tances entre les plans n’ont pas évolué.
[0148] Ainsi, le fait d’avoir 3 sondes résistives pour la mesure des températures paroi a cet avantage de pouvoir réaliser une auto-calibration en agissant uniquement sur la tension d’alimentation des résistances.
[0149] Il est procédé ensuite aux mesures des températures paroi et aux mesures de température fluide.
[0150] A un instant t, le dispositif de mesure de température 10 fournit une mesure de température de fluide TF délivrée par la sonde fluide 200 et au moins trois mesures de température TPi, TP2 et TP3 en trois plans de mesure Pi, P2 et P3 délivrées par les pistes métalliques respectives 111, 112 et 113.
[0151] On considère une droite normale n correspondant sensiblement à la direction Z, comme représentée dans la figure 3, mais dont le sens est dirigé depuis le fluide F vers la paroi P. L’intersection des plans de mesure Pi, P2 et P3 avec cette droite normale forme des points sensiblement alignés selon la direction Z, correspondant à une même abscisse x selon la direction X telle que représentée dans la figure 3.
[0152] Les températures TF(t, x), TPi(t, x), TP2(t, x) et TP3(t, x) sont transmises au calculateur 20.
[0153] A partir des températures TP1(t, x), TP2(t, x) et TP3(t, x), le calculateur 20 calcule la température de paroi TP(t, x) par une méthode de conduction inverse telle que la méthode de Beck, et calcule également la densité de flux thermique (p(t, x). Les températures TF(t, x), TPi(t, x), TP2(t, x), TP3(t, x), TP(t, x) seront désignées par la suite TF, TPi, TP2, TP3, TP.
[0154] La mesure de la densité de flux thermique (p (W/m2) est obtenue par la mesure du gradient de température à l’aide des mesures TP1, TP2, TP3:
[0155] [Math.3] cpl n = —Z' Grad T. n où Z’ est la conductivité du dispositif (W/m/K), Grad T est le gradient de température (°C/m ou K/m) dans le dispositif selon la direction Z et il est lui-même exprimé sous la forme :
[0157] Si, en régime permanent, deux plans de mesures des températures paroi sont suffisants pour déterminer une densité de flux de chaleur, en régime dynamique (transitoire type échelon de température, impulsion, fluctuations sinusoïdales), il est préférable de disposer d’au moins trois plans de mesure, pour caractériser la fréquence de la fluctuation ou le temps de réponse en représentation temporelle.
[0158] La mesure à 3 plans de mesure permet en outre de pouvoir donner une information complémentaire sur la diffusion de la chaleur dans le dispositif de mesure. En comparant les gradients de température entre Pi et P2, P2 et P3, Pi et P3 on peut évaluer comment la diffusion de la chaleur s’effectue à l’aide des formules :
[0162] Les différents gradients de température peuvent alors être comparés entre eux et, si ces gradients de température sont sensiblement égaux, il est possible de conclure que ni puits de chaleur ni source de chaleur ne perturbent la mesure du flux thermique. On dit alors que l'on se trouve dans une situation purement
1D.
[0163] Dans le cas d’une convection pure, la densité de flux thermique par conduction dans le dispositif est égale à la densité de flux transférée par convection entre le fluide et le dispositif :
[0164] [Math.8] cpi n = — A' Grad T. n = h (TF — TP)
[0165] Le coefficient d'échange thermique h(t, x), que l’on va désigner par h (en W/m2/K), est alors déduit à l'aide de l'équation :
[0167] Dans le cas où il y a une convection et un rayonnement non négligeable, la densité de flux thermique est donnée par la formule :
[0168] [Math.10] où To est la température de référence pour le rayonnement, s’ l’émissivité du dispositif (de 0 a l ) et G la constante de Stephan-Boltzmann (5,67.10'8 W/m2/K4).
[0169] L’émissivité du dispositif est généralement choisie proche ou égale à celle de la paroi.
[0170] Le rayonnement peut apparaitre en +/- car soit le dispositif rayonne (le terme est +), soit le dispositif subit un rayonnement (le terme est -).
[0171] Le calculateur 20 peut intégrer un premier module complémentaire permettant de discriminer le rayonnement et la convection et d’isoler le coefficient d'échange thermique convectif h.
[0172] Le coefficient d’échange h pour le transfert de chaleur en convection entre le fluide et une paroi est indépendant du matériau, que ce soit le matériau du dispositif de mesure ou celui de la paroi. Cela signifie que le dispositif qui est principalement en céramique mesurera le même coefficient d’échange que celui de la paroi, avec des conditions d’écoulement locales identiques. De préférence, l’état de surface du dispositif caractérisé par sa rugosité est choisi similaire à l’état de surface de la paroi de manière à pouvoir s’assurer que le coefficient d’échange est inchangé entre la paroi et le dispositif. A noter que pour le rayonnement, les caractéristiques de l’état de surface (rugosité, mais aussi couleur) interviennent dans le transfert de chaleur par le terme SG, l’émissivité 8 dépendant également de la température de la surface, ce qui nécessite de la mesurer et d’utiliser des tables d’émissivité ou de qualifier ce paramètre. Ceci peut être intégré dans le premier module complémentaire.
[0173] Au sein de la paroi, la densité de flux de chaleur peut différer selon que la paroi est équipée du dispositif ou ne l’est pas, du fait des différences de résistances thermiques. Cette différence reste faible, compte tenu de la faible épaisseur du dispositif, Cependant le calculateur 20 peut intégrer un deuxième module complémentaire qui permet d’estimer le delta de densité de flux de chaleur dû à la présence du dispositif sur la paroi.
[0174] En sortie du calculateur 20, l’algorithme est ainsi susceptible de proposer, en fonction du temps et en un point considéré d'abscisse x :
- la température du fluide (moyenne et écart type) ;
- la température de paroi au niveau du plan Pi (moyenne et écart type) ;
- la température de paroi au niveau du plan P2 (moyenne et écart type) ;
- la température de paroi au niveau du plan P3 (moyenne et écart-type) ;
- la température de la paroi (moyenne et écart type) ;
- la densité de flux thermique par conduction dans le dispositif et/ou par rayonnement ;
- l’estimation de la densité de flux thermique par conduction dans la paroi corrigée de la présence du dispositif ;
- les gradients de température dans le dispositif ;
- le coefficient d'échange thermique h (moyenne et écart type) .
[0175] De façon préférentielle, les données délivrées par le calculateur 20 sont exprimées dans le domaine fréquentiel. C'est ainsi que le calculateur 20 délivre préférentiellement la densité spectrale de puissance DSP[h(v, x)] à partir de la transformée de Fourier du coefficient d'échange h(t, x).
[0176] Le calculateur peut alors calculer, pour chaque pas v de fréquence, l'expression suivante : [0179] [Math.
DSP[A
[0180] L'algorithme prévoit une option selon laquelle la détermination de la densité spectrale de puissance DSP[AT] est calculée en supposant les signaux de mesure représentatifs des températures TF et TP sans déphasage (signaux synchrones).
[0181] Dans ce cas, la densité spectrale de puissance DSP[AT] s'écrit :
[0182] [Math.
DSP [A
[0183] L'algorithme peut déterminer une fonction de cohérence, ou fonction d'intercorrélation en représentation spectrale, qui estime l'incertitude de la valeur du coefficient d'échange.
[0184] Comme indiqué précédemment, le dispositif de mesure de température selon l’invention permet de réduire l’épaisseur d’un système de détermination de coefficient d’échange thermique. Par exemple, les trois plans P P2 et P3 de mesure de température peuvent être disposés respectivement à une distance de 0,1, 0,3 et 0,5 mm par rapport au fluide. La faible masse et les faibles dimensions du dispositif assurent la non intrusivité de la mesure pour une paroi épaisse ou réduisent fortement l’intrusivité sur une paroi fine.
[0185] Les distances entre les plans de mesure étant réduites, la différence de température mesurée l’est également. Ceci est compensé par une augmentation de la sensibilité de la mesure de température en utilisant des pistes métalliques adaptées, combinées avec des caractéristiques adaptées des couches en céramique, et éventuellement avec la discrétisation des mesures de température dans l’algorithme par des systèmes d’acquisition avec des codages à 16 bit ou 24 bit.
[0186] De préférence, on choisit des céramiques ayant des conductivités X’ comprises entre 0,062 et 230 W/m2/K ce qui laisse une plage de choix assez large pour répondre au mieux aux différentes applications permettant de concevoir une gamme de dispositifs de mesure à différentes diffusivités a’.
[0187] Pour rappel une diffusivité a est reliée à la conductibilité thermique X, la masse volumique p, et la capacité thermique Cp par l’équation:
[0188] [Math.14]
2 a = - p Cp
[0189] Des exemples de céramiques sont donnés dans le tableau ci-dessous (comparé avec l’inox en dernière ligne) :
[0190] [Table 1]
[0191] L’invention permet ainsi de concevoir plusieurs modèles de dispositifs de mesure de température et ainsi plusieurs modèles de systèmes de détermination de coefficient d’échange thermique, par exemple pour prendre en compte diverses configurations de transfert thermique, comme ceci est décrit dans les trois exemples qui suivent.
Premier exemple de configuration : mesure dans une paroi fine en régime permanent, densité de flux de chaleur cp élevé
[0192] Ce premier exemple de configuration est illustré en figures 10A et 10B.
[0193] Il peut s’agir d’une configuration à fort flux de chaleur dans une paroi fine d’échangeur thermique.
[0194] Cette configuration peut s’appliquer aux échangeurs à plaques ou à tubes dans lesquels, par conception, la paroi qui sépare les deux fluides est la plus faible possible pour réduire la résistance thermique de la paroi. Généralement les parois ont une épaisseur comprise entre 1 et 3 mm selon les conditions de pression des fluides.
[0195] Le coefficient d’échange global hgiobai (avec le dispositif) peut être déterminé par la formule :
[0196] [Math.15] où e et Æ sont respectivement l’épaisseur et la conductivité de la paroi, e’ et X’ sont respectivement l’épaisseur et la conductivité du dispositif, hint est le coefficient d’échange de la paroi chaude ou paroi intérieure, et hext est le coefficient d’échange de la paroi froide ou paroi extérieure.
[0197] Bénéficiant d’une densité de flux de chaleur élevée, cette configuration peut être mesurée efficacement en utilisant de préférence un matériau céramique ayant une conductivité thermique X’ proche de la conductivité thermique X de la paroi (favorable en régime permanent) et/ou une diffusivité a’ proche de la diffusivité a de la paroi (favorable en dynamique). Ceci permet d’éviter l’impact de l’épaisseur du dispositif, malgré sa faible épaisseur, sur la paroi fine. En outre, on privilégie un dispositif de mesure ayant un état de surface, et en particulier une rugosité, proche de celui de la paroi.
[0198] Le dispositif de mesure peut être disposé sur la paroi côté fluide chaud (paroi chaude ou paroi intérieure) et/ou sur la paroi côté fluide froid (paroi froide ou paroi extérieure). Dans le cas où deux dispositifs 10, 10’ sont disposés (figure 10B), l’un sur la paroi chaude et l’autre sur la paroi froide, ils sont avantageusement disposés à deux niveaux différents selon la direction longitudinale X de la paroi, pour éviter de cumuler les effets des deux dispositifs et minimiser les biais sur les densités de flux de chaleur.
[0199] En régime permanent, le AT mesuré entre deux pistes métalliques est faible, puisque les distances des plans de mesure sont faibles, mais cet effet est compensé par des flux élevés, en plus des caractéristiques du dispositif de mesure et de l’algorithme qui ont déjà été mentionnées plus avant.
[0200] Dans l’exemple, les distances des plans de mesures, qui sont pour rappel les distances entre le fluide et lesdits plans, sont : 100 pm (Pi), 304 pm (P2), et 500pm (P3). Les résultats ci-après sont donnés pour des couches céramiques en alumine, des pistes métalliques en platine. Pour une densité de flux de chaleur de 40 kW/m2, la différence entre les températures mesurées par le dispositif entre les plans Pi et P2 est de 0,27°C. Pour une densité de flux de chaleur 200 kW/m2 la différence des températures mesurées par le dispositif entre les plans P! et P2 est de 1,36°C.
Deuxième exemple de configuration : mesure dans une paroi isolée en régime permanent, faible flux de chaleur cp
[0201] Ce deuxième exemple de configuration est illustré en figure 11.
[0202] Cela peut correspondre à des tuyauteries épaisses calorifugées, ayant par exemple des épaisseurs de 10 mm ou plus.
[0203] En présence de calorifuge, le coefficient d’échange global hgiObai (incluant la tuyauterie, le calorifuge qui est à l’extérieur et le dispositif de mesure) est faible. En revanche, même en régime permanent, le coefficient d’échange interne hint (entre la tuyauterie et le fluide) peut être élevé lorsque l’écoulement du fluide transfère sa chaleur, selon les caractéristiques de l’écoulement mais pas de la présence du calorifuge qui n’a un effet que sur hgiObai-
[0204] Le coefficient d’échange global hgiObai s’écrit :
[0205] [Math.16] où ei et Xi sont respectivement l’épaisseur et la conductivité de la tuyauterie, e2 et Æ2 sont respectivement l’épaisseur et la conductivité du calorifuge, e’ et X’ sont respectivement l’épaisseur et la conductivité du dispositif, hint est le coefficient d’échange de la paroi chaude ou paroi intérieure (canalisation), et hext est le coefficient d’échange de la paroi froide ou paroi extérieure (calorifuge).
[0206] Avec une faible densité de flux thermique en régime permanent, le dispositif de mesure de température de l’invention (épaisseur de l’ordre de 0,6 mm) disposé sur la paroi intérieure n’a pratiquement pas d’effet sur le flux thermique dans la mesure où la conductivité thermique et/ou la diffusivité de la céramique du dispositif est choisie proche de celle de la canalisation.
[0207] L’alumine présentant une conductivité thermique et une diffusivité proches de celles d’une paroi en acier inoxydable (304L), les couches en céramique (et/ou le support en céramique) du dispositif seront donc de préférence en alumine. Ainsi un dispositif de mesure d’une épaisseur de 0,6 mm en alumine sur une tuyauterie de 10 mm calorifugée se comportera de la même façon que la paroi, de sorte qu’un tel dispositif présente une faible intrusivité en régime permanent.
Troisième exemple de configuration : mesure en régime dynamique à fort ou faible flux de chaleur
[0208] En dynamique, deux cas peuvent se présenter :
- soit on cherche à caractériser la dynamique d’un système visant à reproduire un échelon de température ou une autre sollicitation thermique. Dans ce cas on ne cherche pas à caractériser la réponse de la paroi à un débit de fluide mais on cherche plutôt la caractéristique de la source de sollicitation thermique (impulsion, échelon, rampe). Le dispositif de mesure peut donc être beaucoup plus rapide que la réponse de la paroi. On peut dans ce cas utiliser une céramique à haute conductivité thermique, par exemple AIN (nitrure d’aluminium) qui présente une conductivité thermique très élevée ainsi qu’une diffusivité très élevée, typiquement 9,68.10'5 m/s2 contre 4,5.10'6 m/s2 pour l’inox 304L. Le dispositif de mesure peut être légèrement plus épais de Tordre de 1 mm pour écarter les plans de mesure et avoir une densité de flux plus précise (gradient de température) ;
- soit on cherche à caractériser la réponse d’une paroi à un échelon de température afin de déterminer la constante de temps de la paroi. Dans ce cas il faut choisir une céramique de diffusivité voisine de la paroi de manière à obtenir une pénétration de la chaleur dans la paroi et dans le capteur du même ordre.
[0209] De ces trois exemples de configurations, on constate que le dispositif de mesure de température participant à un système de détermination du coefficient d'échange thermique selon l’invention peut être adapté en fonction des configurations et/ou des applications visées en :
- adaptant l’épaisseur du dispositif (en adaptant notamment celle de la structure multicouche, et notamment les épaisseurs des couches en céramique) ;
- adaptant les distances entre les pistes métalliques et ainsi entre les plans de mesure ;
- choisissant des matériaux céramiques adaptés pour former les couches minces ;
- choisissant des matériaux métalliques adaptés pour former les pistes métal- liques.
[0210] Le système de détermination du coefficient d'échange thermique de l’invention peut comprendre un module de communication à distance de manière à pouvoir être connecté à un Smartphone ou une tablette via une application dédiée.
[0211] Parmi les applications possibles du système de détermination du coefficient d'échange thermique de l’invention, on peut citer :
- les domaines industriels tels que les échangeurs thermiques ;
- les domaines de l’habitat, de la climatisation ;
- les domaines des vêtements intelligents, de la santé, du sport, de la météo, de l’armée ...
[0212] Les différents modes, variantes et exemples de réalisation présentés peuvent être combinés suivant toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0213] En outre, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système (1) de détermination d’un coefficient d'échange thermique entre un fluide (F) et un support (P) en une surface (PN) du support en contact avec le fluide (F), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de mesure de température (10) s’étendant selon une direction longitudinale (X) et comprenant :
- une structure multicouche (100) comportant :
-- au moins quatre couches minces (121, 122, 123, 124) en céramique, et
-- au moins trois pistes métalliques (111, 112, 113), chaque piste étant positionnée entre deux couches minces et intégrée dans l’épaisseur d’une desdites deux couches ; chaque piste étant apte à être reliée à un moyen d’alimentation électrique (301) et à un moyen de mesure de résistance (401), de sorte à former une sonde résistive apte à mesurer une température Tpi, Tp2, Tp3 en un plan de mesure (Pi, P2, P3), les pistes métalliques formant ainsi une pluralité de plans de mesure (Pi, P2, P3) parallèles entre eux et sensiblement alignés selon une direction (Z) perpendiculaire à la surface (PN) ; et
- une sonde résistive de température (200) attachée à la structure multicouche (100) et destinée à être en contact avec le fluide (F) de manière à mesurer une température de fluide TF ; le système comprenant en outre un calculateur (20) comportant :
- des premiers moyens pour calculer, à partir des valeurs de température TPi, TP2, TP3 mesurées par les au moins trois pistes métalliques, une valeur de température moyenne de paroi TP et une densité de flux thermique <p ; et
- des seconds moyens pour calculer, à partir de la température de fluide TF, de la température moyenne de paroi TP et de la densité de flux thermique <p, un coefficient d'échange thermique h.
[Revendication 2] Système selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’au moins une piste métallique est configurée pour former au moins une sonde résistive à haute sensibilité, correspond à une sensibilité supérieure ou égale à 0,3 Q/°C, et étant de préférence supérieure ou égale à 1,3 Q/°C.
[Revendication 3] Système selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu’au moins une piste métallique est configurée pour former une résistance initiale R(T0) supérieure ou égale à 300 Q
[Revendication 4] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, la structure multicouche comprenant plus de quatre couches minces en céramique, et plus de trois pistes métalliques, chaque piste étant positionnée entre deux couches minces et étant intégrée dans l’épaisseur d’une des deux couches.
[Revendication 5] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins une piste métallique est en platine, en argent, en nickel, ou en un alliage métallique.
[Revendication 6] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins une couche mince céramique est en alumine (AI2O3), en zircone (ZrCh), en un composite alumine/zircone, en nitrure d’aluminium (AIN), en nitrure de silicium (SisN^ ou en oxyde de béryllium (BeO).
[Revendication 7] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins une couche mince en céramique présente une épaisseur inférieure ou égale à 300 pm, de préférence inférieure ou égale à 200 pm.
[Revendication 8] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche mince en céramique (124) destinée à être en contact avec la surface (PN) du support présente une épaisseur d’au moins 150 pm.
[Revendication 9] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’au moins une extrémité (100A) de la structure multicouche (100) dans la direction longitudinale (X) est prolongée par une forme de biseau (101 A) permettant de réduire progressivement l’épaisseur de ladite structure au niveau de ladite extrémité, de préférence l’extrémité destinée à faire face au débit de fluide (F).
[Revendication 10] Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les deux extrémités (100 A, 100B) de la structure multicouche (100) sont prolongées par une forme de biseau (101 A, 101B) dans la direction longitudinale (X) correspondant à la direction de circulation du fluide (F).
[Revendication 11] Système selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend au moins un moyen d’alimentation électrique (301) et au moins un moyen de mesure de résistance (401) connectés à chaque piste métallique (111, 112, 113), et de préférence à la sonde résistive de température de fluide (200).
[Revendication 12] Système selon la revendication 11, chaque piste métallique (111, 112, 113) étant connectée d’une part au moyen d’alimentation électrique (301) via un circuit d’alimentation (311, 321) et d’autre part au moyen de mesure (401) de la résistance via un circuit de mesure (411, 421), au moyen d’alimentation électrique (301), de manière à former un montage 4 fils.
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4025715C1 (fr) * 1990-08-14 1992-04-02 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De
FR2940435B1 (fr) 2008-12-23 2011-02-11 Commissariat Energie Atomique Dispositif de determination de coefficient d'echange thermique et procede associe
FR2965922B1 (fr) * 2010-10-12 2013-01-11 France Etat Ponts Chaussees Dispositif et methode d'identification de la conductivite et/ou de la capacite thermique d'une paroi
EP3106852A1 (fr) 2015-06-18 2016-12-21 ETH Zurich Capteur de flux thermique et systeme pourvu d'un capteur de flux thermique
FR3060741B1 (fr) * 2016-12-21 2018-12-14 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif et procede d'evaluation d'au moins une condition de fonctionnement d'un echangeur de chaleur
FR3110242B1 (fr) * 2020-05-12 2022-06-03 Commissariat Energie Atomique Système miniaturisé de détermination de coefficient d'échange thermique et procédé de fabrication associé
CN116593526B (zh) * 2023-04-24 2026-02-06 大连海事大学 高温液态金属对流换热系数一体化测试系统和方法

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